La Maquette Numérique (MN) est une représentation numérique, centralisée et hiérarchisée de l'ensemble des productions des acteurs au cours d'un projet. Dans le cadre du secteur BTP, la Maquette Numérique de Construction (MNC) constitue l'adaptation de la technologie précédente à ce secteur. Cependant, la conception en génie civil semble se distinguer de celle des produits manufacturés, notamment à cause de la multiplicité et l'hétérogénéité des acteurs, mais aussi de la création d'un ouvrage unique. Par conséquent, les processus en jeu durant cette phase nécessitent une analyse particulière. Notre travail consiste donc à proposer des mécanismes d'aide à la synchronisation de la MNC, après avoir montré que les outils existants, adaptés à la conception de produits manufacturés, ne peuvent être directement transposés au secteur du BTP. Pour cela, cette thèse se focalise sur le suivi des modifications de la MNC en cours de conception, par l'intermédiaire de comparaisons d'information structurées (comparaisons dites structurelles), tout en prenant en compte la signification des concepts utilisés (comparaisons sémantiques). L'analyse a été portée au niveau du méta-modèle (langage EXPRESS) plutôt que le modèle de données lui-même (IFC, IFC-Bridge, etc.). Cette généricité assure une robustesse face aux évolutions futures des MNC. A partir d'une configuration sur la base d'un assistant structurel (seulement quelques lignes de code XML), le constructeur d'application génère automatiquement une bibliothèque de comparaison structurelle, adaptée au modèle de données métiers. L'analyse sémantique rend, quant à elle, le système très flexible : possibilité d'extraire partiellement l'information, définition d'équivalents sémantiques et de tolérances de valeurs numériques. Le système conçu ne dépend d'aucun outil de persistance des données. De plus, l'extraction d'information s'effectue sans transformation de modèles. L'implémentation, en C++, de la comparaison structurelle et sémantique utilise des outils de génération automatique de code source. Enfin, ces travaux apportent de nombreuses perspectives s'ils sont liés aux activités prédictives et réactives de conception.

Le laser à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL ou Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) comporte des avantages compétitifs par rapport aux lasers émettant par le côté. Notamment, l'émission par la surface permet la fabrication de matrices bidimensionnelles de VCSELs intéressants pour les réseaux d'interconnexion et le routage tout optique. Le VCSEL présente souvent deux modes polarisation linéaire orthogonaux avec des fréquences et des gains optiques presque identiques. Dès lors, de faibles perturbations telles que des modifications du courant d'injection ou de la température peuvent facilement induire des basculements de polarisation. Toutefois, en utilisant un schéma d'injection optique, il est possible de contrôler ces instabilités de polarisation.<br />Nous nous intéressons au contrôle du basculement de polarisation ainsi que la compétition des modes transverses d'un VCSEL soumis à injection optique de polarisation orthogonale. Nous montrons expérimentalement et théoriquement la dynamique de basculement de polarisation dans le plan des paramètres d'injection (puissance injectée et désaccord en fréquence entre le laser maître et le VCSEL) implique des dynamiques non linéaires telles le mélange d'ondes, les cycles limites ainsi qu'une route de doublement de période vers le chaos optique. L'analyse des bifurcations sous-jacentes nous a permet de dresser une cartographie de la dynamique de basculement de polarisation du VCSEL.<br />Dans notre thèse, nous étudions également la synchronisation du chaos de VCSELs dans un schéma de couplage unidirectionnel. Nous montrons que la compétition des modes de polarisation linéaire orthogonaux affecte la qualité de la synchronisation du chaos. Ces résultats sont intéressants dans le cadre du développement récent de liaisons de communication sécurisée par chaos optique.

Cette étude de l'expression de la synchronisation dans les systèmes d'exploitation comprend une classification des outils de synchronisation et propose une description formelle de la synchronisation. Quelques éléments méthodologiques dans la conception de systèmes tolérant les pannes sont donnés.

L'augmentation en taille et en complexité des systèmes réactifs font que leur vérification est de plus en plus difficile à comprendre et à appréhender. Dans cette thèse, une approche est proposée pour spécifier et vérifier compositionnellement certains de ces systèmes.<br /><br />Cette approche est basée sur un principe de décomposition supportant un raffinement compositionnel au niveau des composants et au niveau de leur produit synchronisé~: une méthode est présentée pour vérifier le raffinement d'un système à composants à partir du raffinement de ses composants.<br /><br />Les propriétés LTL sont préservées par le raffinement compositionnel présenté ici. De plus, certaines propriétés -- comme les invariants et les propriétés LTL de sûreté -- peuvent être vérifiées compositionnellement durant la phase de vérification du raffinement.<br /><br />Un outil, nommé SynCo, implante cette approche de vérification compositionnelle. Les différents aspects de ce travail sont illustrés par plusieurs exemples~: un robot industriel, un système d'essuyage et un porte-monnaie électronique.

Cette thèse a pour objectif de concevoir un nouveau paradigme de navigation Web, permettant à un ensemble d'utilisateurs de naviguer de manière coopérative sur le Web. Ces utilisateurs, selon des règles de synchronisation simples mises à jour de manière dynamique, peuvent synchroniser l'affichage de pages Web dans leur navigateur. Nous avons modélisé les différentes primitives de synchronisation proposées au moyen d'automates étendus et avons formalisé le modèle global de synchronisation par des réseaux de Petri. Une vérification formelle de ce modèle, grâce aux outils TINA et ALDEBARAN, a montré que les primitives de synchronisation rendaient effectivement le service attendu. Partant d'une description informelle et intuitive de l'architecture du système de navigation coopérative, nous avons proposé une méthode pour la formaliser au moyen du profil UML/SDL supporté par l'outil TAU G2 de Telelogic. Nous avons détaillé l'architecture au moyen de différents diagrammes UML de ce profil et l'avons validé en comparant les traces de simulation obtenues avec les scénarios (diagrammes de séquences) élaborés au début de la phase de conception de notre système. Nous avons développé une implémentation du système de navigation coopérative en Java, appelée CoLab, qui est à ce jour opérationnelle et qui supporte les principales primitives de synchronisation. Cette implémentation s'appuie sur la présence d'un serveur Proxy centralisé qui synchronise les utilisateurs selon les relations de synchronisation établies entre eux. Elle s'appuie également sur une technique originale de traduction des pages Web qui permet de rendre les actions de navigation détectables par le serveur Proxy. Nous avons réalisé des campagnes de mesure du temps moyen de rapatriement de ressources Web, en fonction du nombre d'utilisateurs enregistrés dans une session et de la taille des ressources, qui ont montré les bonnes performances de la plate-forme jusqu'à plus d'une centaine d'utilisateurs par sessio n. S'appuyant sur ces résultats, nous avons proposé une solution pour répartir CoLab sur plusieurs serveurs Proxy. Finalement, nous avons montré comment rendre disponible le service de navigation coopérative sous la forme d'un service Web.

Il existe deux modes principaux d'interaction entre neurones : les synapses chimiques et les synapses électriques qui, bien que minoritaires par rapport aux premières, sont présentes dans de nombreuses régions du cerveau où elles sont impliquées dans la synchronisation de l'activité neuronale. Notre étude théorique, qui combine calculs analytiques et simulations numériques, montre que l'impact des synapses électriques sur la synchronisation neuronale dépend des propriétés d'excitabilité des neurones déterminées par leurs courants ioniques. Ainsi, associées à des synapses inhibitrices, les synapses électriques peuvent donc amplifier ou réduire la synchronisation de manière linéaire. Toutefois, lorsque le couplage inhibiteur est suffisamment fort, des effets non-linéaires apparaissent tels que les synapses électriques renforcent la précision et la robustesse de la synchronisation. Ce travail de thèse révèle ainsi le caractère flexible de la synchronisation par les synapses électriques.

Les travaux de cette thèse ont pour cadre l'édition de documents électroniques multimédia en considérant en tout premier lieu leur dimension temporelle (enchaînement des objets dans le temps). L'objectif concerne à la fois l'intégration de cette nouvelle dimension dans la structure globale d'un document (logique, spatiale et hypertexte) et l'intégration d'objets de base qui ont eux-mêmes une dimension temporelle (vidéo, audio, interactions de l'utilisateur ..). Les documents visés sont donc multimédia, temporisés et interactifs. Notre étude a porté tout d'abord sur la définition d'un langage temporel multimédia. Celui-ci permet de spécifier, de façon déclarative, le scénario temporel d'un document en s'appuyant sur des résultats obtenus dans le domaine de la satisfaction de contraintes temporelles et de la planification. Nous avons ensuite conçu des mécanismes d'analyse qui permettent la vérification de la cohérence d'une spécification tout en prenant en compte trois aspects essentiels aux systèmes multimédia : l'incrémentalité, l'efficacité, et la gestion de l'indéterminisme. Nous proposons des mécanismes de synthèse qui permettent alors le calcul d'une solution qui sera exploitée par le système de présentation. Celui-ci permet, à partir d'un automate d'états finis extrait du graphe temporel de contraintes, d'exécuter la présentation multimédia et de contrôler dynamiquement son déroulement. Enfin, nous présentons l'ensemble des résultats à travers leur application concrète au sein d'un outil d'édition et de présentation appelé Madeus.

Les récentes avancées techniques dans les domaines du logiciel, du matériel et des réseaux ont permis l'apparition du multimédia dans des environnements informatiques classiques. Il devient aujourd'hui envisageable d'utiliser le World Wide Web comme support de diffusion de contenu multimédia. Des extensions temporelles au langage HTML sont proposées sous la forme de quelques nouveaux tags permettant la description du comportement temporel et spatial, afin de pouvoir spécifier des présentations multimédia pour le WWW incluant plusieurs objets média. Une architecture de synchronisation a été conçue et mise en oeuvre en Java, celle-ci permettant de jouer des présentations complexes définies à l'aide de ces extensions dans un navigateur WWW. Les extensions à HTML sont analysées et transformées en code HTML classique et Java, produisant ainsi un document qu'il est possible de lire dans un navigateur standard. Enfin, le cas des sources de contenu sur réseau délivrant des flots contrôlés par l'architecture de synchronisation a été considéré à partir de l'analyse de la problématique du transport des données multimédia temporelles dans un environnement best effort distribué comme l'Internet. À terme l'objectif est de fournir une qualité de présentation optimale en traitant les problèmes au niveau le plus adapté dans la chaîne serveur-transport-client.

Développer un modèle de mouvement de foule capable de simuler l'évacuation d'un lieu public de moyenne ou forte affluence devient utile, voire nécessaire, afin que les futures constructions ou aménagements publics puissent offrir une qualité de sécurité optimale à leurs usagers. Les effets des piétons sur les structures du génie civil, comme l'interaction dynamique foule-structure, doivent aussi être pris en compte et modélisés. Dans le cadre de cette thèse, un modèle de foule 2D discret est proposé dans lequel les actions et les décisions de chaque piéton sont traitées individuellement. Ce modèle est aussi capable de modéliser le chargement dynamique d'un piéton sur une structure vibrante. Trois étapes sont nécessaires à l'établissement du modèle proposé. La première concerne la gestion du mouvement et des interactions piéton-piéton et piéton-obstacle. Nous nous sommes inspirés des milieux granulaires pour modéliser les interactions au sein de la foule. Nous avons étudié, implémenté et adapté dans l'environnement MATLAB, le modèle granulaire proposé par Frémond, entrant dans un cadre thermodynamique rigoureux dans lequel les interactions locales sont gérées par l'utilisation de pseudo-potentiels de dissipation, et dans lequel les collisions entre particules peuvent être élastiques ou inélastiques. Une comparaison de ce modèle à deux autres approches déjà adaptées aux mouvements de foule est présentée.La seconde étape consiste à gérer le comportement des piétons. Cette gestion du comportement se fait en plusieurs niveaux de complexité. Dans le premier niveau qui est nécessaire, une stratégie de déplacement est affectée à chaque piéton. La stratégie du chemin le plus court pour qu'un piéton se déplace d'un lieu à un autre a été choisie. Elle a été implémentée à l'aide d'un algorithme de Fast Marching et utilisée pour obtenir la direction souhaitée de chaque piéton au cours du temps. Les autres niveaux de complexité permettent de décrire des comportements plus élaborés tels que l'évitement entre piétons ou le déplacement en sous-groupe, grâce à l'introduction de forces sociales. Une approche originale permettant de former des sous-groupes de piétons à l'aide d'un pseudo-potentiel de dissipation est proposée. La dernière étape concerne le couplage piéton-structure, nous avons cherché à modéliser le chargement dynamique d'un piéton sur une structure vibrante. L'action du piéton sur le sol a été représentée par une force sinusoïdale qui modélise le mouvement d'oscillation de l'individu pendant la marche. En fixant notre attention sur les passerelles, on s'est intéressé au phénomène de synchronisation en fréquence qui peut apparaître entre la fréquence de marche de chaque piéton et la fréquence d'oscillation du système "foule-passerelle". Ce phénomène a été modélisé grâce à l'utilisation d'une équation différentielle de type Kuramoto qui gère la phase de la force de marche de chaque piéton. Un développement analytique du modèle proposé permet d'obtenir les expressions de certains paramètres liés à la synchronisation. Des simulations numériques appliquent ce modèle de foule à l'évacuation des structures du génie civil et à l'interaction foule-passerelle

De par son approche nouvelle, la radio impulsionnelle ultra large bande (UWB-IR) est porteuse de nombreuses promesses en termes de débit, de robustesse et de faible consommation. Du fait de sa largeur de bande (supérieure à 500 MHz), elle offre également la possibilité de faire de la géolocalisation avec une précision submétrique. Ce travail de thèse a débuté alors que les premières publications sur l'UWB présentaient des résultats de simulation extraordinaires. Afin de mieux cerner son réel potentiel dans le domaine des communications bas débit auquel l'UWB-IR semble particulièrement adaptée, cette étude a été orientée vers la réalisation matérielle d'une chaîne de communication, sous-tendue par la contrainte de forte réduction de complexité. Cette étude commence par la spécification d'une couche physique adaptée à la technologie et au domaine d'application envisagé, qui repose sur un schéma de transmission très simple. La plate-forme d'émission réalisée est basée sur une architecture très simple et des composants discrets de bas de gamme. Elle démontre ainsi la possibilité d'embarquer une telle structure dans un objet communicant autonome de faible coût. La chaîne de réception suit une approche originale basée sur un détecteur d'enveloppe et un comparateur à seuil variable, ce qui permet de relâcher certaines contraintes bloquantes comme celles liées à l'acquisition de synchronisation. Un ensemble d'algorithmes de réception à faible complexité permet d'exploiter au mieux cette structure de détection en levant différents verrous technologiques. Par ce travail, une réflexion globale sur un système UWB-IR bas débit a été menée et a abouti à la réalisation d'un lien radio physique qui démontre la viabilité technique de cette technologie en rupture. De plus, les résultats obtenus ont été la base d'une proposition complète portée en normalisation.