La modélisation de la dynamique des piétons, des cyclistes et des conducteurs de véhicules est d'un grand intérêt théorique et pratique. Au cours des deux dernières décennies, la Recherche dans un large éventail de domaines tels que l'infographie, la physique, la robotique, les sciences sociales, la sécurité et les systèmes de formation a créé des simulations impliquant des individus de type hétérogènes. Deux grands types de simulation d'individus dans un univers virtuel peuvent généralement être distingués selon qu'elles cherchent à atteindre : un haut niveau de réalisme de comportement (simulation pour la sécurité ou les sciences sociales) ou une visualisation de haute qualité (productions de films, de jeux vidéos, d'outils de réalité virtuelle). Dans la première catégorie, les résultats de simulation sont généralement cohérents avec les observations réalisées sur la population réelle et peuvent servir de base à des études théoriques pour l'évaluation et la prévision du comportement des individus. Dans la seconde catégorie, les modèles de comportement ne sont pas la priorité et ne correspondent pas quantitativement au monde réel. Cependant, les individus sont des personnages en 3D entièrement animés et les utilisateurs de l'application peuvent avoir un degré élevé d'interaction avec les éléments de la simulation. Les recherches et les applications récentes tendent à unifier ces deux domaines, en particulier dans le domaine des systèmes de formation où les deux aspects sont nécessaires pour une formation efficace. Dans ce cadre, les systèmes multiagents sont utilisés pour modéliser les populations d'individus. Ils forment un paradigme prometteur pour la conception de logiciels complexes. En effet, ce paradigme propose de nouvelles stratégies pour analyser, concevoir et implémenter de tels systèmes. Les systèmes multiagents sont considérés comme des sociétés composées d'entités autonomes et indépendantes, appelées agents, qui interagissent en vue de résoudre un problème ou de réaliser collectivement une tâche. Les systèmes multiagents peuvent être considérés comme un outil viable pour la modélisation et la simulation de systèmes complexes, et notamment les systèmes de simulation d'individus dans un univers virtuel. Nous proposons un métamodèle organisationnel et holonique permettant de modéliser ces systèmes multiagents. L'approche organisationnelle permet de décomposer le système en unités comportementales appelées rôles. L'approche holonique permet de composer le système en un ensemble d'agents, eux-mêmes, pouvant être décomposés en un ensemble d'agents, et ainsi de suite. Ce métamodèle est utilisé comme la base de notre processus méthodologique, appelé ASPECS, qui guide les scientifiques et les experts d'un domaine dans la modélisation et la construction d'un modèle d'un SMA représentant un système complexe. Sur la base du métamodèle organisationnel et holonique, nous proposons des modèles d'environnement et de groupes d'individus constituant un système de grande échelle spatiale et avec une large population d'individus. Ces modèles sont utilisés pour la simulation d'individus et de foules dans des univers virtuels. L'une des particularités intéressantes de nos modèles est leur conception multiniveau. Nous proposons des modèles de décomposition hiérarchique dynamique pour l'environnement et pour la population. Durant le processus de simulation, il devient alors possible de sélectionner les niveaux permettant d'atteindre le meilleur compromis entre la qualité des résultats produits par la simulation et les performances de calculs pour obtenir ces résultats. Les modèles présentés dans ce mémoire ont été appliqués à la simulation de foule et de trafic dans le cadre de contrats de recherche dont certains sont abordés dans ce document : simulation du réseau urbain de bus de Belfort, simulation de foules dans un centre ville de Belfort, simulation du covoiturage dans les Flandres.

Les travaux présentés dans ce mémoire abordent la problématique de l'interprétation de documents techniques. Dans ce contexte, ils se trouvent à la confluence de différentes thématiques de recherche telles que le traitement du signal et des images, la reconnaissance de formes, l'intelligence artificielle, la communication Homme/Machine et l'ingénierie des connaissances. En effet, si ces domaines scientifiques diffèrent dans leurs fondements, ils sont complémentaires et leurs apports respectifs sont indispensables pour la conception d'un système d'interprétation fiable et adaptable. Dans ce contexte pluridisciplinaire, le mémoire est organisé en deux parties. La première partie propose une méthodologie originale permettant la détection et la reconnaissance de formes (caractères et symboles) multi-orientées et multi-échelles. L'approche adoptée est basée sur la transformée de Fourier-Mellin. Elle permet la reconnaissance de formes isolées, mais aussi, dans une certaine mesure, de formes connectées. Son utilisation autorise en outre l'estimation des paramètres de mouvements des formes. Les outils développés sont évalués et comparés sur différentes bases de caractères et les résultats obtenus sont tout à fait compétitifs au regard des approches de la littérature. La seconde partie de ce mémoire aborde quant à elle la problématique de l'interprétation de documents techniques avec un point de vue orienté vers l'ingénierie des connaissances. Les réflexions proposées dans ce cadre permettent selon nous de montrer la faisabilité et la pertinence d'une démarche orientée connaissances pour la conception d'un système d'interprétation. Elles ont donné lieu à une implémentation conduisant à un système nommé NATALI v2. Une représentation explicite des connaissances, une architecture logicielle à base d'agents ainsi que différentes interfaces homme-machine offrent une bonne adaptabilité et une grande souplesse au système.

Un système multi-agents est composé de plusieurs agents autonomes qui interagissent entre eux dans un environnement commun. Ce mémoire vise à démontrer l’utilisation d’un système multi-agents pour le développement d’un jeu vidéo. Tout d’abord, une justification du choix des concepts d’intelligence artificielle choisie est exposée. Par la suite, une approche pratique est utilisée en effectuant le développement d’un jeu vidéo. Pour ce faire, le jeu fut développé à partir d’un jeu vidéo mono-agent existant et mo- difié en système multi-agents afin de bien mettre en valeur les avantages d’un système multi-agents dans un jeu vidéo. Le développement de ce jeu a aussi démontré l’applica- tion d’autres concepts en intelligence artificielle comme la recherche de chemins et les arbres de décisions. Le jeu développé pour ce mémoire viens appuyer les conclusions des différentes recherches démontrant que l’utilisation d’un système multi-agents per- met de réaliser un comportement plus réaliste pour les joueurs non humains et bien plus compétitifs pour le joueur humain. / A multi-agent system is composed of several autonomous agents that interact with each other in a common environment. This thesis aims to demonstrate the use of a multi- agent system for the development of a video game. First, a justification of the artificial intelligence’s concepts used in this master’s thesis is exposed. Subsequently, a practical approach is used in developping a video game. To do this, the game was developed from an existing single-agent video game and modified into a multi-agent system in order to properly highlight the benefits of a multi-agent system in a video game. The development of this game also demonstrate the application of other concepts in artificial intelligence such as pathfindinig and behaviour trees. In summary, the use of a multi- agent system has achieved a more realistic behavior for the non-human players and a more competitive gameplay for the human player.

Face aux changements globaux, au déclin de la biodiversité et à l'augmentation de la population urbaine, la demande des professionnels de la construction pour intégrer la biodiversité dans leurs pratiques est de plus en plus forte. Ma thèse a eu pour objectif de (1) faire un état des lieux de la prise en compte de la biodiversité dans les aménagements urbains et (2) développer de nouveaux outils afin d'aider les aménageurs à améliorer leurs pratiques. Dans une première partie consacrée au bilan biodiversité, (1) nous avons émis des doutes quant à la pertinence de l'utilisation des toitures végétalisées, telles qu'elles sont conçues actuellement, en tant qu'éléments intégrés à un réseau écologique ; (2) l'étude des mesures environnementales mises en place dans 54 éco‐quartiers européens (principalement en France) a montré que les concepteurs se préoccupaient principalement des bénéfices environnementaux en termes d'énergie, de transport, de déchets et d'eau, et plus rarement de biodiversité ; (3) l'ACV (analyse du cycle de vie), un outil fréquemment utilisés par les aménageurs pour calculer les impacts environnementaux d'un produit (toit vert, bâtiment, quartier) intègre mal la biodiversité dans ses calculs, et son utilisation pour comparer différents éléments verts pourrait uniformiser les pratiques et ainsi conduire à une homogénéisation de la biodiversité et à l'altération du fonctionnement de l'écosystème. Pour aider les aménageurs à mieux considérer la biodiversité dans leurs pratiques, nous avons participé à l'amélioration de l'outil Profil-Biodiversité créé par Frank Derrien et développé notre propre outil (BioDi(v)Strict) basé sur la diversité des habitats et la présence de quatre groupes d'espèces bio-indicatrices afin de traduire au mieux la dynamique écologique d'un site. Ces deux outils ont été appliqués sur un site pilote : la Cité Descartes (à Noisy-le- Grand et Champs-sur-Marne). Dans le but de faire émerger une prise de conscience des différents acteurs locaux sur la nécessité de préserver la biodiversité et les services écosystémiques associés, nous avons développé un outil de concertation pour l'aménagement du territoire (NewDistrict), basé sur une modélisation d'un système multi-agents (SMA) et d'un jeu de rôles autour de l'étalement urbain et ses conséquences environnementales. / In a context of global changes, decline of biodiversity and increase of the urban population, the request of urban developers to integrate biodiversity into their practices is increasingly strong. My PhD thesis aimed to (1) make a review of the consideration of biodiversity in urban development, and (2) develop new tools to help developers to improve their practices. In the first part focused on biodiversity review, (1) we have expressed some doubts about the relevance of the use of current green roofs as possible integrated element of an ecological network; (2) The study of environmental measures implemented in 54 European eco-districts (mainly in France) showed that designers appeared to focus primarily on environmental benefits in terms of energy, transport, waste, water, and more rarely on biodiversity conservation; (3) LCA (life cycle analysis), a tool commonly used by developers to calculate the environmental impacts of a product (a green roof , a building or a district) integrates badly biodiversity in its calculations, and its use to compare different green elements could standardize practices which lead to an homogenization of biodiversity associated with the deterioration of ecosystem functioning. To help developers to better consider biodiversity in their practices, we have firstly contributed to the improvement of the tool «Profil-Biodiversité» created by Frank Derrien, and secondly, we have developed our own tool (BioDi(v)Strict) based on the diversity of habitats and the presence of four groups of bioindicator species to better reflect the ecological dynamic of a site. Both tools have been applied on a pilot site: the Cité Descartes (in Noisy-le- Grand and Champs-sur‐Marne). Finally, in order to let emerging a collective biodiversity awareness for the different local actors, we have developed a tool (NewDistrict) based on a multi‐agent system (MAS) model combined with a role-playing game constructed in a context of urban sprawl.

Les systèmes de production actuels sont soumis à des contraintes de réactivité et de productivité. Par conséquent, les variabilités du flux physique sont de plus en plus prononcées. Ces variabilités s’amplifient en raison d’un ensemble de facteurs humains. Elles impactent la productivité et peuvent donner lieu à des facteurs de risque qui peuvent contribuer dans la genèse des maladies professionnelles. Par conséquent, les systèmes de production doivent offrir la flexibilité nécessaire afin de mieux amortir cette variabilité et en particulier, son incidence sur l’opérateur. Dans ce contexte, ces travaux de thèse proposent une approche pour instaurer la flexibilité temporelle nécessaire dans un système de production : les marges de manœuvre temporelles. Ce travail décrit le développement d’un outil permettant de simuler un système afin d’évaluer son comportement. L’outil développé est baptisé AEN-PRO : Agent based ENgine for PROduction system simulation. Ces travaux proposent également la définition d’un indicateur permettant de mesurer les marges de manœuvre temporelles disponibles sur un poste de travail. L’analyse par états élémentaires est aussi proposée pour évaluer le comportement des entités du système afin de proposer des modifications de la conception qui améliorent les marges de manœuvre et la productivité du système. / Today's production systems are subject to reactivity and productivity constraints. Consequently, variability in the physical flow are increasingly pronounced. This variability affects productivity and may contribute to occupational diseases through different kind of risk factors. Therefore, production systems must have the needed flexibility to better cushion this variability and its impact on workers. In this context, this article proposes a tooled approach to establish temporal flexibility in production system: temporal margins of maneuver. The developed tool is used to simulate a production system and assess its behavior with respect to variability. This work also proposes the definition of an indicator to measure the temporal margins of maneuver in the simulated system. Elementary states analysis is proposed to evaluate the behavior of the system’s entities. This analysis leads to improvements that aim to enhance the temporal margins of maneuver and the productivity of the system as well.

Les travaux de cette thèse portent sur l’analyse de stabilité et la synthèse de commande pour les systèmes singulièrement perturbés. Dans une première partie, nous présentons et analysons une classe générale de systèmes linéaires hybrides singulièrement perturbés dans lesquels la nature lente et rapide des variables d’état dépend du mode de fonctionnement. L’analyse de stabilité est fondée sur des résultats classiques de la théorie de Lyapunov pour les systèmes singulièrement perturbés. Une deuxième partie de ce travail présente la conception d’une loi de commande décentralisée qui garantit la synchronisation des systèmes multi-agents singulièrement perturbés avec un coût global garanti. Afin de contourner l’utilisation d’informations centralisées liées à la structure du réseau d’interconnexion, le problème est résolu en reformulant le problème de synchronisation comme un problème de stabilisation d’un système linéaire incertain singulièrement perturbé / This PhD thesis is dedicated to the study of stability and control design for singularly perturbed systems. In the first part, we introduce and analyze a general class of singularly perturbed linear hybrid systems, in which the slow or fast nature of the variables is mode-dependent. Our stability analysis is based on classical results of Lyapunov’s theory for singularly perturbed systems. A second part of this work presents the design of a decentralized control strategy that allows singularly perturbed multi-agent systems to achieve synchronization with global performance guarantees. To avoid the use of centralized information related to the interconnection network structure, the problem is solved by rewriting the synchronization problem in terms of stabilization of a singularly perturbed uncertain linear system

La combinaison du traitement sémantique des connaissances (Semantic Processing of Knowledge) et de la modélisation des étapes de raisonnement (Modeling Steps of Reasoning), utilisés dans le domaine clinique, offrent des possibilités intéressantes, nécessaires aussi, pour l’élaboration des ontologies médicales, utiles à l'exercice de cette profession. Dans ce cadre, l'interrogation de banques de données médicales multiples, comme MEDLINE, PubMed… constitue un outil précieux mais insuffisant car elle ne permet pas d'acquérir des connaissances facilement utilisables lors d’une démarche clinique. En effet, l'abondance de citations inappropriées constitue du bruit et requiert un tri fastidieux, incompatible avec une pratique efficace de la médecine.Dans un processus itératif, l'objectif est de construire, de façon aussi automatisée possible, des bases de connaissances médicales réutilisables, fondées sur des ontologies et, dans cette thèse, nous développons une série d'outils d'acquisition de connaissances qui combinent des opérateurs d'analyse linguistique et de modélisation de la clinique, fondés sur une typologie des connaissances mises en œuvre, et sur une implémentation des différents modes de raisonnement employés. La connaissance ne se résume pas à des informations issues de bases de données ; elle s’organise grâce à des opérateurs cognitifs de raisonnement qui permettent de la rendre opérationnelle dans le contexte intéressant le praticien.Un système multi-agents d’aide à la décision clinique (SMAAD) permettra la coopération et l'intégration des différents modules entrant dans l'élaboration d'une ontologie médicale et les sources de données sont les banques médicales, comme MEDLINE, et des citations extraites par PubMed ; les concepts et le vocabulaire proviennent de l'Unified Medical Language System (UMLS).Concernant le champ des bases de connaissances produites, la recherche concerne l'ensemble de la démarche clinique : le diagnostic, le pronostic, le traitement, le suivi thérapeutique de différentes pathologies, dans un domaine médical donné.Différentes approches et travaux sont recensés, dans l’état de question, et divers paradigmes sont explorés : 1) l'Evidence Base Medicine (une médecine fondée sur des indices). Un indice peut se définir comme un signe lié à son mode de mise en œuvre ; 2) Le raisonnement à partir de cas (RàPC) se fonde sur l'analogie de situations cliniques déjà rencontrées ; 3) Différentes approches sémantiques permettent d'implémenter les ontologies.Sur l’ensemble, nous avons travaillé les aspects logiques liés aux opérateurs cognitifs de raisonnement utilisés et nous avons organisé la coopération et l'intégration des connaissances exploitées durant les différentes étapes du processus clinique (diagnostic, pronostic, traitement, suivi thérapeutique). Cette intégration s’appuie sur un SMAAD : système multi-agent d'aide à la décision. / The combination of semantic processing of knowledge and modelling steps of reasoning employed in the clinical field offers exciting and necessary opportunities to develop ontologies relevant to the practice of medicine. In this context, multiple medical databases such as MEDLINE, PubMed are valuable tools but not sufficient because they cannot acquire the usable knowledge easily in a clinical approach. Indeed, abundance of inappropriate quotations constitutes the noise and requires a tedious sort incompatible with the practice of medicine.In an iterative process, the objective is to build an approach as automated as possible, the reusable medical knowledge bases is founded on an ontology of the concerned fields. In this thesis, the author will develop a series of tools for knowledge acquisition combining the linguistic analysis operators and clinical modelling based on the implemented knowledge typology and an implementation of different forms of employed reasoning. Knowledge is not limited to the information from data, but also and especially on the cognitive operators of reasoning for making them operational in the context relevant to the practitioner.A multi-agent system enables the integration and cooperation of the various modules used in the development of a medical ontology.The data sources are from medical databases such as MEDLINE, the citations retrieved by PubMed, and the concepts and vocabulary from the Unified Medical Language System (UMLS).Regarding the scope of produced knowledge bases, the research concerns the entire clinical process: diagnosis, prognosis, treatment, and therapeutic monitoring of various diseases in a given medical field.It is essential to identify the different approaches and the works already done.Different paradigms will be explored: 1) Evidence Based Medicine. An index can be defined as a sign related to its mode of implementation; 2) Case-based reasoning, which based on the analogy of clinical situations already encountered; 3) The different semantic approaches which are used to implement ontologies.On the whole, we worked on logical aspects related to cognitive operators of used reasoning, and we organized the cooperation and integration of exploited knowledge during the various stages of the clinical process (diagnosis, prognosis, treatment, therapeutic monitoring). This integration is based on a SMAAD: multi-agent system for decision support.

La place importante du tutorat dans la réussite d'un dispositif de formation en ligne a ouvert un nouvel axe de recherche dans le domaine des EIAH (Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain). Nos travaux se situent plus particulièrement dans le champ de recherches des ACAO. Dans un contexte collaboratif, le tutorat et les outils « d'awareness » constituent des solutions admises pour faire face à l'isolement qui très souvent, mène à l'abandon de l'apprenant. Ainsi, du fait des difficultés rencontrées par le tuteur pour assurer un encadrement et un suivi appropriés à partir des traces de communication (en quantités conséquentes) laissées par les apprenants, nous proposons une approche multi-agents pour analyser les conversations textuelles asynchrones entre apprenants. Ces interactions sont révélatrices de comportements sociaux-animateur, indépendant, etc... qu'il nous paraît important de pouvoir repérer lors d'une pédagogie de projet pour permettre aux apprenants de situer leurs travaux par rapport aux autres apprenants et situer leur groupe par rapport aux autres groupes d'une part, et d'autre part permettre au tuteur d'accompagner les apprenants dans leur processus d'apprentissage, repérer et soutenir les individus en difficulté pour leur éviter l'abandon. Ces indicateurs seront déduits à partir des grands volumes d'échanges textuels entre apprenants.L'approche a été ensuite testée sur une situation réelle, qui a montré une parfaite concordance entre les résultatsobservés par des tuteurs humains et ceux déterminés automatiquement par notre système. / The growing importance of online training has put emphasis on the role of remote tutoring. A whole new area of research, dedicated to environment for human learning (EHL), is emerging. We are concerned with this field. More specifically, we will focus on the monitoring of learners.The instrumentation and observation of learners activities by exploiting interaction traces in the EHL and the development of indicators can help tutors to monitor activities of learners and support them in their collaborative learning process. Indeed, in a learning situation, the teacher needs to observe the behavior of learners in order to build an idea about their involvement, preferences and learning styles so that he can adapt the proposed activities. As part of the automatic analysis of collaborative learner¿s activities, we describe a multi agent approach for supporting learning activities in a Virtual Learning Environment context. In order to assist teachers who monitor learning processes, viewed as a specific type of collaboration, the proposed system estimates a behavioral (sociological) profile for each student. This estimation is based on automatic analysis of students textual asynchronous conversations. The determined profiles are proposed to the teacher and may provide assistance toteacher during tutoring tasks. The system was experimented with students of the master "software quality" of the Ibn Tofail University. The results obtained show that the proposed approach is effective and gives satisfactory results.

La présente Thèse en Intelligence Artificielle est basée sur un tout premier concept nommé “Assistant Conversationnel”, lequel est abordé par le fait qu'un utilisateur quelconque souhaitant joindre un interlocuteur doit pouvoir toujours voir sa requête se réaliser, quelque soit le moyen choisi par le terminal et sans que l'utilisateur ait à choisir lui-même le moyen adéquat. Le problème principal à résoudre se définit en conséquence par la modélisation et la conception d'une interface intelligente, personnalisée et praticable par tous les publics sur les terminaux de communication spécialisables accédant à Internet. Nous avons alors créé et développé de nouveaux procédés “intelligents”, chargés entre-autres de rendre les opérations courantes moins fastidieuses sur des applications de messagerie électronique. Pour cela, nous avons établi un état de l'art des divers terminaux de communication disponibles sur le marché mondial, ainsi qu'une classification taxinomique poussée et une nouvelle hiérarchisation efficace des interfaces intelligentes. Puis, nous avons construit un “Modèle Auto-Adaptable d'Utilisateur” sur un apprentissage comportemental, incrémental et évolutif, finalement implémenté en quatre phases : 1. Analyse, représentation et classification des différentes actions réalisées par l'utilisateur. 2. Proposition régulière à l'utilisateur d'effectuer de manière auto-adaptable les actions apprises. 3. Exécution auto-adaptable de ces différentes séquences d'actions répétitives. 4. Simplification auto-adaptable d'éventuelles “erreurs” ou incohérences de manipulation. Ainsi, cette contribution innovante à l'interfaçage homme-machine avancé a permis d'aboutir à la validation complète d'un logiciel intelligent de communication, tout-à-fait autonome et portable, capable d'assister chaque utilisateur, néophyte comme très expérimenté, dans ses divers travaux quotidiens, et ce de manière conviviale et toujours respectueuse de ses préférences.

Les crises projettent la plupart du temps le décideur sur une durée plus ou moins longue dans l'urgence de la décision, avec l'obligation de minimiser les conséquences possibles sur les enjeux. Une équipe de gestion de crise est organisée en cellule et a pour objectif de construire des stratégies de réponse concertées et appropriées. Or, il s'avère que certaines des compétences nécessaires ne peuvent être acquises que par expérience. Ce travail s'attache ainsi à améliorer les processus de formation des décisionnaires en définissant, suivant quatre étapes, un environnement semi-virtuel de formation à la gestion stratégique de crise. Une phase de conception sert tout d'abord de point de départ au cahier des charges d'une implantation physique, d'une ingénierie système et d'une ingénierie pédagogique dédiées. Puis, une étape de modélisation d'un exercice de gestion de crise structure une méthodologie visant à définir les objectifs pédagogiques retenus, et propose une méthode appliquée de génération semi-automatique d'un scénario didactique. Une attention particulière est notamment portée sur l'élaboration d'une typologie d'évènements et d'éléments logiciels permettant la simulation multi-agents de crises virtualisées. Enfin, une méthodologie d'évaluation des participants est proposée dans le but d'enrichir la phase classique de débriefing. Seize indicateurs sont définis et permettent en particulier de construire des arbres de compétences. Une phase de validation porte sur trois de ces quatre axes méthodologiques, et il est montré que les premiers résultats obtenus tendent à valider les spécifications retenues pour l'environnement semi-virtuel de formation développé.