La première partie de ma thèse est la description d'un modèle algébrique pour la gestion des séquences temporelles synchronisées. Ce modèle est une extension du modèle relationnel classique auquel on ajoute un type nouveau, le type séquence temporelle. L'algèbre relationnelle est augmentée de trois opérateurs dédiés à ce nouveau type. Ces opérateurs permettent de retrouver toutes les opérations classiquement conduites sur des séquences temporelles. Le langage utilisateur correspondant est exposé, ainsi que de nombreux exemples, puisés notamment dans le domaine de la gestion des partitions symboliques. La seconde partie est la description d'un index permettant de réaliser plusieurs types de recherches dans des partitions symboliques (exacte, transposée, avec ou sans rythme et approchée). Il repose notamment sur la notion de signature algébrique. Dans la dernière partie, je décris une plateforme dédiée à la gestion du contenu musical symbolique qui est une application des deux précédentes parties.

Actuellement la plupart des restitutions en patrimoine historique décrivent les édifices patrimoniaux comme un ensemble d'entités statiques et inaltérables. Toutefois, les sites historiques peuvent avoir une histoire très complexe, parfois riche d'évolutions, parfois seulement partiellement connue grâce aux sources documentaires. Trois aspects importants conditionnent l'analyse et l'interprétation du patrimoine historique. Tout d'abord, les bâtiments peuvent subir des transformations importantes ou ils peuvent disparaître au fil du temps. Deuxièmement, l'incertitude est très fréquente en patrimoine historique sous diverses formes : parfois il est impossible de définir la datation, parfois la forme originelle du bâtiment ou sa position spatiale. Troisièmement, la documentation historique concernant les états passés est hétérogène, douteuse, incomplète, et parfois contradictoire. Cette thèse propose une approche intégrée de modélisation capable d'une part de structurer les entités morphologiques spatiales en fonction du temps, d'autre part de conserver l'historique des évolutions architecturales. De plus, des hypothèses multiples à propos des sites historiques devraient être prises en compte. Comme la géométrie n'est pas suffisante pour comprendre les transformations des sites historiques, une interface de visualisation basée sur des graphes est intégrée pour manipuler les géométries et pour comprendre les transformations des édifices et leurs relations.

Depuis de nombreuses années, plusieurs communautés telles que IMS (Intelligent Manufacturing Systems), HMS (Holonic Manufacturing System) ont suggéré l'utilisation de produits intelligents pour rendre les systèmes adaptables et adaptatifs et ont montré les bénéfices pouvant être réalisés, tant au niveau économique, qu'au niveau de la traçabilité des produits, qu'au niveau du partage des informations ou encore de l'optimisation des procédés de fabrication. Cependant, un grand nombre de questions restent ouvertes comme la collecte des informations liées au produit, leur stockage à travers la chaîne logistique, ou encore la dissémination et la gestion de ces informations tout au long de leur cycle de vie. La contribution de cette thèse est la définition d'un cadre de dissémination des informations relatives au produit durant l'ensemble de son cycle de vie. Ce cadre de dissémination est associé à un nouveau paradigme qui change radicalement la manière de voir le produit et la matière. Ce nouveau concept consiste à donner la faculté au produit d'être intrinsèquement et intégralement communicant. Le cadre de dissémination des informations offre la possibilité à l'utilisateur d'embarquer des informations sensibles au contexte d'utilisation du produit communicant. Outre la définition du processus de dissémination des informations, cette thèse offre un aperçu des champs de recherche, tant scientifiques que technologiques, à investiguer par l'avenir concernant le concept de matière communicante.

Réalisée dans le cadre d'un projet Esprit Il, cette thèse a eu pour objectif principal la réalisation d'un système à base de connaissances pour la conception de réseaux. A travers le développement de ce système appelé NEST (pour Network design Expert SysTem), deux principaux ax~s de recherche ont été entrepris : la modélisation d'une activité de conception pour laquelle 1 'intelligence artificielle a relativement peu de théories et la configuration de réseaux locaux pour laquelle peu de systèmes experts ont été conçus. L'originalité de l'approche est d'avoir employé plusieurs formalismes :un modèle centré objets pour les concepts de base, prolog pour l'implémentation des connaissances opératoires et une architecture constituée de plans de contrôle 1 tâches 1 sous-tâches 1 modules. En outre, implémenter un système à base de connaissances nécessite de représenter les connaissances propres au domaine d'application choisi. Une étude a été menée afin d'établir l'état de l'art en ce qui concerne la représentation des connaissances. Certains points particuliers ont été développés tels que la programmation orientée objets et les méthodes de représentation des connaissances employées pour résoudre des problèmes de conception. Le développement de NEST fait partie prenante du projet MMI2 dont le but est la réalisation d'une interface multi-modes pour des systèmes à base de connaissances. Les différents modes de communication permis par cette interface sont les langues naturelles (anglais, français, espagnol), le graphique, le gestuel et un langage de commande. Un premier démonstrateur intégrant ces modes et le système NESTa été présenté en Octobre 1991 et lors de la conférence Esprit en Novembre 1991 à Bruxelles.

Le dossier patient informatisé génère une grande quantité de données susceptibles d'être réutilisées à d'autres fins que les soins. Nous proposons deux modalités innovantes de réutilisation de ces données cliniques. Une actualisation de l'observation médicale informatisée s'est appuyée sur l'analyse de son utilisation en pratique courante. La suppression des items très rarement utilisés a été discutée. L'analyse terminologique de guides pour la pratique clinique et des réponses en texte libre de l'observation a identifié des notions cliniquement pertinentes susceptibles d'être incorporées dans la partie structurée de l'observation. L'évaluation de l'individualisation des pratiques requiert une représentation des cas à l'aide d'un modèle conceptuel formel. La construction de cette ontologie a reposé sur la même analyse terminologique que précédemment. Elle a mis en évidence des concepts relatifs au versant standardisé de la prise en charge et d'autres relatifs à la prise en charge individualisée. Les données ont par ailleurs été mises à profit pour réaliser des études observationnelle rétrospectives couvrant les principaux types de questions en épidémiologie et recherche clinique.

Durant la dernière décennie, Les jeux massivement multijoueurs (MMOGs) sont devenus extrêmement populaires et comptent désormais plus de 20 millions d'utilisateurs actifs à travers le monde. Les MMOGs sont des systèmes distribués ayant des contraintes applicatives fortes en terme de cohérence de données, persistance, réactivité et passage à l'échelle. L'évolution des besoins applicatifs du MMOG au cours du temps est difficilement prévisible car dépendante du comportement des joueurs dans le monde virtuel. C'est pourquoi, malgré un important effort de recherche dans le domaine, aucune des architectures proposées ne satisfait pleinement toutes les contraintes requises. Cette thèse explore les capacités des architectures distribuées à s'adapter à la charge applicative grâce à une prise en compte du comportement des joueurs lors de l'exécution. Le système est alors capable de détecter des évolutions qui sont difficiles à prévoir à priori, et dynamiquement allouer les ressources nécessaires à l'application. Nous décrivons différentes techniques de surveillance des joueurs et proposons des moyens de prendre en compte ces informations au niveau de l'architecture. Nos expériences, effectuées dans des conditions réalistes, montrent que nos mécanismes ont un surcoût limité et permettent d'améliorer les performances globales du système.

Para lidar com a natureza exploratória da ciência e o processo dinâmico envolvido nas análises científicas, os sistemas de gerência de workflows dinâmicos são essenciais. Entretanto, workflows dinâmicos são considerados como um desafio em aberto, devido à complexidade em gerenciar o workflow em contínua adaptação, em tempo de execução, por eventos externos como a intervenção humana. Apoiar iterações dinâmicas é um passo importante na direção dos workflows dinâmicos uma vez que a interação entre o usuário e o workflow é iterativa. Porém, o apoio existente para iterações em workflows científicos é estático e não permite mudanças, em tempo de execução, nos dados do workflow, como critérios de filtros e margens de erro. Nesta tese, propomos uma abordagem algébrica para dar apoio a iterações centradas em dados em workflows dinâmicos. Propomos o conceito de linhagem da iteração de forma que a gerência dos dados de proveniência seja consistente com as interações com o workflow. A linhagem também possibilita que os cientistas interajam com os dados do workflow por meio de dois algoritmos implementados no sistema de workflows Chiron. Avaliamos a nossa abordagem utilizando workflows reais em ambientes de execução em larga escala. Os resultados mostram melhorias no tempo de execução de até 24 dias quando comparado com uma abordagem tradicional não iterativa. Realizamos consultas complexas aos resultados parciais ao longo das iterações do workflow. A nossa abordagem introduz uma sobrecarga de no máximo 3,63% do tempo de execução. O tempo para executar os algoritmos de interação também é menor que 1 milissegundo no pior cenário avaliado.

Ces dernières années, les ontologies ont suscité de nombreux travaux dans le domaine du web sémantique. Elles sont utilisées pour fournir le vocabulaire sémantique permettant de rendre la connaissance du domaine disponible pour l'échange et l'interprétation au travers des systèmes d'information. Toutefois, en raison de la nature décentralisée du web sémantique, les ontologies sont très hétérogènes. Cette hétérogénéité provoque le problème de la variation de sens ou ambiguïté dans l'interprétation des entités et, par conséquent, elle empêche le partage des connaissances du domaine. L'alignement d'ontologies, qui a pour but la découverte des correspondances sémantiques entre des ontologies, devient une tâche cruciale pour résoudre ce problème d'hétérogénéité dans les applications du web sémantique. Les principaux défis dans le domaine de l'alignement d'ontologies ont été décrits dans des études récentes. Parmi eux, la sélection de mesures de similarité appropriées ainsi que le réglage de la configuration de leur combinaison sont connus pour être des problèmes fondamentaux que la communauté doit traiter. En outre, la vérification de la cohérence sémantique des correspondances est connue pour être une tâche importante. Par ailleurs, la difficulté du problème augmente avec la taille des ontologies. Pour faire face à ces défis, nous proposons dans cette thèse une nouvelle approche, qui combine différentes techniques issues des domaines de l'apprentissage automatique, d'appariement de graphes et de recherche d'information en vue d'améliorer la qualité de l'alignement d'ontologies. En effet, nous utilisons des techniques de recherche d'information pour concevoir de nouvelles mesures de similarité efficaces afin de comparer les étiquettes et les profils d'entités de contexte au niveau des entités. Nous appliquons également une méthode d'appariement de graphes appelée propagation de similarité au niveau de la structure qui découvre effectivement des correspondances en exploitant des informations structurelles des entités. Pour combiner les mesures de similarité au niveau des entités, nous transformons la tâche de l'alignement d'ontologie en une tâche de classification de l'apprentissage automatique. Par ailleurs, nous proposons une méthode dynamique de la somme pondérée pour combiner automatiquement les correspondances obtenues au niveau des entités et celles obtenues au niveau de la structure. Afin d'écarter les correspondances incohérentes, nous avons conçu une nouvelle méthode de filtrage sémantique. Enfin, pour traiter le problème de l'alignement d'ontologies à large échelle, nous proposons deux méthodes de sélection des candidats pour réduire l'espace de calcul. Toutes ces contributions ont été mises en œuvre dans un prototype nommé YAM++. Pour évaluer notre approche, nous avons utilisé des données du banc d'essai de la compétition OAEI : Benchmark, Conference, Multifarm, Anatomy, Library and Large Biomedical Ontologies. Les résultats expérimentaux montrent que les méthodes proposées sont très efficaces. De plus, en comparaison avec les autres participants à la compétition OAEI, YAM++ a montré sa compétitivité et a acquis une position de haut rang.

Les entrepôts de données répondent à un réel besoin en matière d'accès à l'information résumée. Cependant, en suivant le processus classique d'entreposage et d'analyse en ligne (OLAP) de données, les systèmes d'information décisionnels (SID) exploitent très peu le contenu informationnel des données. Alors même que les SID sont censés être centrés utilisateur, l'OLAP classique ne dispose pas d'outils permettant de guider l'utilisateur vers les faits les plus intéressants du cube. La prise en compte de l'utilisateur dans les SID est une problématique nouvelle, connue sous le nom de personnalisation, qui pose plusieurs enjeux peu ou pas étudiés. Le travail présenté dans ce mémoire vise à proposer des solutions innovantes dans le domaine de la personnalisation dans les entrepôts de données complexes. L'originalité de nos travaux de recherche a consisté à montrer qu'il est pertinent d'intégrer la sémantique dans tout le processus d'entreposage, soit en invitant l'utilisateur à exprimer ses propres connaissances métier, soit en utilisant les méthodes de fouille de données pour extraire des connaissances cachées. En s'appuyant sur l'intuition que des connaissances sur le métier, sur les données entreposées et leur usage (requêtes) peuvent contribuer à aider l'utilisateur dans son exploration et sa navigation dans les données, nous avons proposé une première approche de personnalisation basée sur les connaissances explicites des utilisateurs. En empruntant le concept d'évolution de schéma, nous avons relâché la contrainte du schéma fixe de l'entrepôt, pour permettre d'ajouter ou de supprimer un niveau de hiérarchie dans une dimension. Ces travaux ont été étendus pour recommander à l'utilisateur des hiérarchies de dimension nouvelles basées sur la découverte de nouvelles structures naturelles grâce aux principes d'une méthode de classification (K-means). Nous avons par ailleurs développé la fouille en ligne en s'appuyant uniquement sur les outils offerts par les systèmes de gestion de bases de données (SGBD). La fouille en ligne permet d'étendre les capacités analytiques des SGBD, support des entrepôts de données, de l'OLAP vers une analyse structurante, explicative et prédictive ; et venir en appui à la personnalisation. Afin de prendre en compte à la fois l'évolution des données et celle des besoins tout en garantissant l'intégration structurelle et sémantique des données, nous avons proposé une approche d'analyse en ligne à la demande, qui s'appuie sur un système de médiation à base d'ontologies. Par ailleurs, nous avons proposé un modèle multidimensionnel d'objets complexes basé sur le paradigme objet qui permet de représenter les objets de l'univers de façon plus naturelle et de capter la sémantique qu'ils véhiculent. Un opérateur de projection cubique est alors proposé pour permettre à l'utilisateur de créer des cubes d'objets complexes personnalisés. Toutes nos solutions ont été développées et testées dans le contexte des entrepôts de données relationnels et/ou XML.

Le pattern mining est un domaine du data mining dont le but est l'extraction de régularité dans les données. Ce document présente nos contributions au domaine selon 3 axes : 1. Le domaine du pattern mining est jeune et il y existe encore beaucoup de types de régularités qu'un analyste serait intéressé de découvrir mais qui ne sont pas encore gérées. Nous avons contribué à deux nouveaux types de patterns: les patterns graduels et les patterns périodiques avec "ruptures". Nous avons aussi proposé ParaMiner, un algorithme original pour le pattern mining générique, qui permet à des analystes de spécifier directement le type de patterns qui les intéressent. 2. Le pattern mining demande beaucoup de ressources de calcul. Pour réduire le temps de calcul, nous avons étudié comment exploiter le parallélisme des processeurs multicoeurs. Nos résultats montrent que des techniques classiques en pattern mining sont mal adaptées au parallélisme, et nous avons proposé des solutions. 3. Notre objectif à long terme est de rendre le pattern mining plus facile à utiliser par les analystes. Il y a beaucoup à faire dans ce but, actuellement les analystes doivent travailler sur de longues listes de millions de patterns. Nous présentons nos premiers résultats, dans le contexte de la fouille de traces d'exécution de processeurs.