Cette thèse fait partie d'un projet exploratoire souhaitant répondre à la question suivante: Est-il possible d'intégrer une chaîne de codage vidéo orienté-objet dans un terminal multimedia portable?. Afin d'apporter un élément de réponse à ce large problème, cette thèse est une étude d'adéquation algorithme-architecture de la brique de segmentation nécessaire au système complet. Nous proposons une version totalement désynchronisée de l'algorithme de segmentation Hill-Climbing, et son implantation microélectronique asynchrone.<br /><br />L'état de l'art sur les algorithmes de segmentation une fois établi, nous présentons une nouvelle version réordonnancée de l'algorithme de Hill-Climbing dans lequel chaque pixel est rendu autonome. Nous démontrons que son comportement aboutit à une segmentation correcte de l'image.<br />La validation et l'adéquation de cet algorithme pour un spectre d'architectures allant du grain le plus fin (un processeur asynchrone par pixel) jusqu'au plus gros sont démontrées grâce à la bibliothèque de prototypage SystemC. Enfin, la conception de bas niveau en langage CHP et VHDL montre la faisabilité d'une telle architecture.

Les propriétés de cristallisation et les interactions moléculaires intervenant dans des matières grasses naturelles, en létat ou modifiées, ainsi que dans leurs mélanges ont été caractérisées, et ceci dans le contexte de la mise sur le marché de produits alimentaires gras à teneur réduite en acides gras trans. En plus dune compréhension des propriétés de cristallisation, ce travail propose une modélisation offrant une possibilité de prédiction de propriétés de systèmes ternaires à partir des systèmes binaires correspondants. Enfin, la dernière partie de ce travail concerne une étude plus détaillée de la cinétique du polymorphisme et de lintersolubilité des constituants triglycéridiques dun composé majeur des formulations « low-trans » : lhuile de palme, ainsi que dun grand nombre de ses fractions (stéarines, oléines, superoléines et fractions intermédiaires). Lensemble des résultats démontre lintérêt de réaliser des diagrammes de phases pour létude du comportement dynamique de systèmes lipidiques et la nécessité de combiner plusieurs techniques pour caractériser ces systèmes hautement complexes et instables.

Nous avons d'abord considere un modele theorique,<br />appele modele WD3, ou les effets du desordre sont non<br />triviaux mais peuvent etre determines analytiquement. En<br />utilisant un calcul de groupe de renormalisation, nous<br />avons determine la limite infrarouge du modele<br /> desordonne et etudie le probleme annexe de N modeles couples.<br />Puis nous avons construit les representations<br /> d'une classe d' algebres de type parafermionique.<br />L'hypothese la plus naturelle<br /> est que les theories correspondantes sont associees aux points multi-critiques<br /> auto duaux des systemes de spins avec symetrie Z_N.

Cette thèse a été développé grâce à une Conventions Industrielles de Formation par la Recherche (CIFRE). Cette convention fait partie d’un programme de l’Association nationale de la recherche et de la technologie (ANRT), coordonné par le Centre nationale de la recherche scientifique (CNRS). L’accord CIFRE subventionne les entreprises françaises qui engagent un thésard pour conduire un projet scientifique dans l’entreprise, en partenariat avec un laboratoire publique de recherche. Pour cette thèse, l’accord CIFRE a été signé par Renault et les laboratoires GIPSA Lab de Grenoble et PRISME d’Orléans.Cette thèse se focalise sur la modélisation 0D, en particulier sur une description plus détaillé du processus de la combustion et l’estimation des masses enfermées dans la chambre de combustion d’un moteur à allumage commandé (Spark Ignited (SI) engine). Les principaux développements comportent des points suivants :- L’impact flamme parois pendant la combustion : un nouveau modèle pour prendre en compte ce phénomène dans le cadre d’un modèle de combustion 0D à deux zones a été développé. Ce modèle permet de prendre en compte la géométrie de la chambre de combustion et la proportion de flamme que brûle proche des parois du cylindre. Plusieurs études ont montré qu’une grand proportion (20% au 30%) du mélange frais brûle dans ce mode de combustion ce qui montre l’importance de prendre en compte ce phénomène. - L’estimation de la mass totale enfermée dans la chambre de combustion après la fermeture des soupapes est un phénomène très intéressant qui présente un Challenger pour les chercheurs motoristes. Une estimation plus précise de la mass enfermée dans la chambre de combustion permet d’avoir un meilleur contrôle de l’injection du carburant et une amélioration dans le traitement des polluants.- Le dernier point à traiter dans cette thèse est la commande d’un système d’injection “common rail”. Ce point a pour but de compléter la modélisation de la combustion en ajoutant une thématique liée à l’injection, lequel est un paramètre crucial dans le processus de la combustion. L’objectif d’un système d’injection common rail est de contrôler l’avance de l’injection, la durée et la pression, de façon indépendante dans chaque cylindre, pour avoir un meilleur contrôle de la combustion, en dépendant des conditions d’opération. Cette injection permet de réguler le carburant en quantités très petites, ce qu’aide à réduire la consommation, les émissions polluantes, et aussi à améliorer la performance du moteur. / This thesis has been developed thanks to a Conventions Industrielles de Formation par la Recherche (CIFRE)1 agreement, that is a program of the french agency Association nationale de la recherche et de la Technologie(ANRT), coordinated by the Centre nationale de la recherche scientifique (CNRS). The CIFRE program grants the Franch companies who engage a PhD student to carry out a research project of the company within a public research lab. For this thesis, a CIFRE agreement has been accorded between the automobile company Renault France and the scientific laboratories Gipsa Lab in Grenoble and PRISME in Orléans.This thesis is focused on the modeling of a detailed description of the 0D combustion process and the estimation of the enclosed mass in the combustion chamber for a Spark Ignited (SI) engine. The main developments are summarized as follows:- The combustion process is frequently modeled as growing flame inside of the combustion chamber. Many 0D thermodynamical Engine models mostly focus on the laminar characteristics of such a free developing ame, but they lack of a suitable approximation of the combustion when the ame reaches the cylinder walls. In this thesis, a flame-wall interaction model is proposed as a complement of a 0D two zones thermodynamical model.- The estimation of the total mass enclosed in the combustion chamber is an interesting and challenging task for the engine control community. In this thesis, two nonlinear observers are synthesized for the enclosed mass estimation: a classical nonlinear high gain observer and an extended linear parameter varying (LPV) high gain observer.- A controller for a common rail injection system is developed in this thesis. First, an input state linearization of a common rail model is performed, in order to overcome the strong nonlinearities and build a virtual linear model. Using the virtual model, two linear control strategies are implemented to regulate the common rail pressure: an optimal linear quadratic regulator LQR with integral action and an optimal LQR tracking (feedforward) with integral action strategy.

Cette thèse propose des techniques de construction d'une séquence d'ordonnancement valide par un algorithme équitable pour des systèmes temps-réel multicoeurs subissant des pannes processeurs permanentes. Selon la nature des tâches les concepteurs peuvent allouer ou pas du temps supplémentaire pour récupérer l'exécution perdue. Dans un premier temps, nous traitons le cas de la défaillance d'un seul coeur. Nous montrons alors que s'il n'y a pas d'allocation de temps supplémentaire, prévoir un coeur de plus que le minimum nécessaire permet de construire une séquence valide : c'est la Technique de la Redondance Matérielle Limitée. Toutefois, si une telle allocation s'impose, nous proposons trois techniques : la Technique des Sous-tâches de Substitution qui augmente le WCET des tâches afin de prévoir du temps additionnel en remplacement du temps perdu, la Technique Contraindre puis Relâcher qui crée une marge de temps entre le délai critique et la période d'une tâche pour rattraper l'exécution perdue et la Technique du Flux Apériodique (TFA) qui réordonnance l'exécution perdue dans les unités de temps creux équitablement réparties. Ensuite, l'utilisation conjointe de ces techniques est envisagée en fonction de la nature des tâches impactées. Enfin, le cas de la défaillance de plusieurs coeurs est étudié. Pour ajuster la charge du système au nombre de coeurs fonctionnels, deux approches sont proposées : le changement de mode de criticité qui modifie les paramètres temporels de certaines tâches et l'abandon de certaines tâches en fonction de leur importance dans le système. / This thesis proposes several techniques to build a valid schedule with a Pfair algorithm for multicore real-time systems despite permanent processor failures. Depending on the nature of the tasks, additional time may be allocated or not to recover the lost execution. First, we consider a single core failure. We then show that if no additional time is allocated, the use of a single more core than the required minimum provides a valid schedule : it is the Limited Hardware Redundancy Technique. However, if full recovery is mandatory, we propose three techniques : the Substitute Subtasks Technique which increases the WCET to provide additionnal time which can be used to recover the lost time, the Constrain and Release Technique which creates a time margin between each task's deadline and the following period which can be used to recover the lost execution and the Aperiodic Flow Technique which reschedules the lost execution within the idle time units. Then, these techniques are mixed to adapt the scheduling behaviour to the nature of the impacted tasks. Finally, the case of the failure of several cores is studied.To adapt the system load to the number of remaining functionnal cores we use the criticality mode change which modifies the temporal parameters of some tasks or we discard some tasks according to their importance.

Plus de 50% de la population mondiale vit dans des zones urbaines et cette proportion devrait augmenter dans les prochaines décennies. Comprendre ce qui régit l'évolution des systèmes urbains est donc devenu d'une importance fondamentale. Ce renouveau d'intérêt combiné avec la disponibilité de données à grande échelle, permet d'entrevoir l'avènement d'une nouvelle science des villes, interdisciplinaire et basée sur les données.Des études récentes ont montré l'existence de régularités statistiques et de lois d'échelle pour plusieurs indicateurs socio-économiques, tels que la consommation d'essence, la distance moyenne parcourue quotidiennement, le cout des infrastructures, etc. Malgré plusieurs tentatives récentes, la compréhension théorique de ces résultats observés empiriquement demeure très partielle.Le but de cette thèse est d'obtenir une modélisation simplifiée, hors-équilibre de la croissance urbaine, en s'appuyant sur un petit nombre de mécanismesimportants et qui fournit des prédictions quantitatives en accord avec lesdonnées empiriques. Pour cela, nous nous inspirerons des études en géographiequantitative et en économie spatiale et nous revisiterons certains de ces anciens modèles avec une nouvelle approche intégrant les outils et concepts de la physique. / More than 50 % of the world population lives in urban areas and this proportion is expected to increase in the coming decades. Understanding what governs the evolution of urban systems has thus become of paramount importance.This renewed interest combined with the availability of large-scale data, allows a glimpse into the dawn of a new science of cities, interdisciplinary and based on data.Recent studies have shown the existence of statistical regularities and scaling laws for several socio-economic indicators such as fuel consumption, average commuting distance, cost of infrastructure, etc., and despite several recent attempts, the theoretical understanding of these results empirically observed remains very partial. The purpose of this thesis is to obtain a simplified, out of equilibrium model of urban growth, based on a small number of important mechanisms and which provides quantitative predictions in agreement with empirical data. For this, we will draw on studies in quantitative geography and spatial economy and we will revisit some of these old models with a new approach that integrates the tools and concepts of physics.

Les anticorps sont des corrélats de protection pour différents vaccins qui sont sur le marché. Une meilleure connaissance des modes d’action des vaccins au cours de la primo-vaccination et des rappels sont nécessaires pour améliorer ceux déjà disponibles et ceux en cours de développement.En développant un pipeline d’analyse des données de cytométrie en masse, nous avons étudié l’hétérogénéité des cellules B de macaques et établi un atlas des cellules B dans diffèrent organes.Nous avons démontré que les cellules B du sang sont enrichies au cours du temps après la primo vaccination et/ou le rappel. Quand nous comparons la réponse humorale de 2 stratégies de vaccination, nous découvrons qu’à différence du rappel précoce (2 semaines après la primo-vaccination), le rappel classique (2 mois après la primo-vaccination) permet le développement des IgA, de la maturation d’affinité, des nAbs, d’ADCC et des cellules B spécifique du vaccin. Ces résultats montrent le rôle principal du décalage entre la primo vaccination et rappel. / The exact immunological event involved in the induction of long-term humoral memory induced by vaccines remain unknown. Antibody and B lymphocyte responses are dynamics and change progressively over time after a first antigen encounter. A second immunization perturbates this continuous evolution and modifies these cells and proteins tremendously. My goal was to characterize in depth vaccine-induced B cell response in the context of prime-boost immunizations because the optimal vaccine schedule is not precise enough and we lack a clear knowledge of the mechanisms behind this assumption. I utilize a model of non-human primates (NHP) immunized with Modified Vaccinia Ankara (MVA). I was interested in different events concerning the humoral immune response induced by MVA and used complementary tools to generate high throughput data, such as mass cytometry, and serology. It was developed tools to study macaque B cells longitudinally, including vaccine-specific B cells, using high-dimensional cytometry data (by developing a mass cytometry Ab panel and analytical tools). I mapped the phenotypic diversity of B cells across relevant tissues (blood, lymph nodes, spleen, and bone marrow), analyzed the Ab and B cell subsets dynamics over time and after one or two immunizations, and compared the Ab response after a short vs. a longer delay between prime and boost. Thus, these data point to a direct role for longer delay between prime and boost that allow better maturation of the humoral immune response, providing insights into how vaccine specific memory B cells may be enhanced to drive affinity maturation in new vaccine approaches.

Dans la conception basée sur des modèles on construit un modèle mathématique du système que l'on utilise pour concevoir le système de sorte qu'il présente les propriétés souhaitées. Pour les systèmes de sûreté critique, il peut être d'une importance capitale de vérifier ces propriétés de sûreté sur le modèle, par exemple, pour tenir compte des variations des paramètres. Le calcul d'un nombre fini de comportements du système par le biais de simulation ne suffit pas à garantir des propriétés de sécurité. Avec une analyse d'atteignabilité on peut calculer une couverture de tous les comportements possibles du système, possiblement infinis. Cette analyse peut prendre en compte de non-déterminisme dans le modèle et peut garantir des propriétés de sécurité. Les systèmes d'intérêt présentent souvent à la fois un comportement continu et discret et de tels systèmes sont appelés systèmes hybrides. Le calcul d'atteignabilité est considéré comme difficile pour les systèmes continus et hybrides. Ce n'est que récemment que des méthodes pour le calcul d'accessibilité ont été développées qui peuvent être mis à l'échèlle. Ils sont basés sur des représentations implicites d'ensembles continus à l'aide du concepte mathématique de la fonction de support. Dans cette thèse, nous développons un outil extensible appelé SpaceEx pour le calcul d'atteignabilité des systèmes hybrides. Deux algorithmes d'atteignabilité ont été mis en œuvre dans SpaceEx, l'un basé sur l'outil PHAVer pour les automates linéaires hybrides et l'autre basé sur les fonctions de support pour les dynamiques affines par morceaux. L'algorithme de fonction support a été mis au point et sa mise à l'échelle a été amélioré en basculant entre différentes représentations d'ensembles continus. Nous proposons un algorithme de calcul d'image des transition discrètes amélioré qui réduit l'erreur de sur-approximation et nous illustrons sa précision et son efficacité avec plusieurs études de cas. / In model based design, one constructs a mathematical model of the system and uses it to design the system so that it exhibits the desired properties. For safety critical systems, it can be of utmost importance to verify these safety properties on the model, e.g., to account for parameter variations. Computing a finite number of system behaviors via simulation is not sufficient to guarantee safety properties. With a reachability analysis one can compute a cover of all possible system behaviors, potentially infinite, accounting for any non-determinism in the model, and with which one can guarantee safety properties. Systems of interest often exhibit both continuous and discrete behavior and such systems are called hybrid systems. Reachability computation is considered hard for continuous and hybrid systems. Only recently, scalable methods for reachability computation have been developed based on implicit set representations using the mathematical construct of support functions. In this thesis, we develop an extendable tool called SpaceEx for reachability of hybrid systems. Two reachability algorithms have been implemented in SpaceEx, one based on the PHAVer tool for linear hybrid automata and the other based on support functions for piecewise affine dynamics. The support function based algorithm has been tuned and its scalability has been improved by switching set representations. We propose an improved image computation algorithm for discrete transition that further reduces the over-approximation error and illustrate its accuracy and efficiency with several case studies.

Cette thèse traite du domaine de la cryptographie basée sur des dynamiques chaotiques hybrides.Afin de robustifier la transmission sécurisée de données à l'égard de l'attaque à texte-claire connue, ce travail a été particulièrement axée sur deux directions, l'approche statistique, et l'approche automatique.Les principales contributions de ce travail sont organisées dans ces deux directions.Le choix de la variable mesurée et son influence sur l'émetteur d'un message secret et la possibilité de récupérer la dynamique à la réception.Ceci a été étudié dans le contexte des systèmes chaotiques discrets et continus.L'indépendance statistique des variables d'état des systèmes chaotiques est étudié en relation avec la non-corrélation spatiale de ces états.Ainsi une méthode pour cacher le message secret en fonction de l'évolution de l'émetteur chaotique, et ceci avant son inclusion dans cette dynamique, est proposée.La faisabilité d'un système retardée hybride qui est utilisée pour la transmission sécurisée des données est analysée dans une mise en œuvre analogique.Des simulations et les analyses des résultats obtenus sont faits, afin de prouver l'efficacité des études et des méthodes proposées.La thèse est organisée comme suit: le Chapitre I reprend les notions théoriques et les algorithmes utilisés pour atteindre l'objectif de ce travail.Le chapitre II est consacré à l'étude des exposants de Lyapunov.Les systèmes chaotiques utilisés dans le présent document sont ensuite décrits.Le chapitre III présente une étude de certaines propriétés structurales des systèmes du chapitre II.L'étude se concentre sur le calcul des indices d'observabilité et la détermination des hypersurfaces de la singularité d'observabilité.Le chapitre IV analyse l'indépendance statistique dans le contexte des systèmes chaotiques considérés:la taille de la distance d'échantillonnage (combien d'itérations ou de manière équivalente, combien de temps) pour assurer l'indépendance statistique entre les variables extraites des systèmes chaotiques.Un test original pour l'indépendance statistique (le test Badea-Vlad) a été utilisée; la procédure est applicable à tous les types de variables aléatoires continues, même reparties selon une loi de probabilité inconnue au besoin ici.Le chapitre V illustre le point de vue physique. Le temps transitoire correspond au temps passé par le système chaotique dans le bassin d'attraction avant de rejoindre l'attracteur étrange.De même il est important de savoir après combien de temps les points localisés dans une certaine région de l'attracteur étrange devient non-corrélés.Dans le chapitre VI, sachant l'identifiabilité des paramètres des systèmes chaotiques décrits par des équations polynomiales, une amélioration des inclusions du message dans ce type de cryptographie, est proposé.Le message clair est chiffré en utilisant une substitution classique avec boîtes de transposition, avant son inclusion dans l'émetteur chaotique.Les résultats de l'algorithme proposé sont évalués sur le texte et sur l'image.Le chapitre VII pose quelques questions, et essaie de trouver quelques-unes des réponses à ces questions, dans le cadre du schéma hybride.Comme par exemple, est-il possible de récupérer le message secret en utilisant un observateur, lorsque la dynamique qui lui inclut est retardée?La réponse est positive, et cela est montrée dans le cas d'une transmission intégrale de la sortie du système.Il est important de mentionner que ce travail est pluridisciplinaire, allant de la théorie du contrôle aux statistiques en passant par les domaines de l'électronique, de la mathématique et de l'informatique. / This Thesis deals with the domain of cryptography based on hybrid chaotic dynamics.In order to increase the robustness of the security in data transmission with respect to known text attack, this work was particularly focused on two directions: the statistical approach and the automation control.The main contributions of this work are organized in the mentioned two directions.The choice of the measured variable and its influence on the transmitter of plain messages, alongside the possibility to recover the dynamics at the reception.These are studied in the context of discrete and continuous-time chaotic systems.Statistical independence of the state variables of chaotic systems is investigated in relation with the spatial non-correlation of the states.A method of hiding the secret message, depending on the evolution of the chaotic transmitter and prior to its inclusion in this dynamics is proposed.The feasibility of a delayed time hybrid scheme that is used for secure data transmission is shown in an analog implementation.Simulations and analysis of the obtained results are done in order to prove the efficiency of the proposed studies and methods.The Thesis is organized as follows: Chapter I resumes theoretical notions and algorithms used to achieve the goal of this work.Chapter II is dedicated to the study of the Lyapunov exponents. The chaotic systems used in this report are described.Chapter III presents a study of some structural properties of the chaotic systems from Chapter II.The investigation is focused on the calculation of the observability indexes and the determination of the manifolds of observability singularity.Chapter IV analyses the statistical independence in the context of the considered chaotic systems:how large should be the sampling distance (how many iterations or, equivalently, time) to ensure statical independence between variables extracted from the chaotic systems.An original test for statistical independence (the Badea-Vlad test) was used; the procedure is applicable to all kind of continuous random variables, even of unknown probability law as needed here.Chapter V illustrates the physical point of view.The transient time corresponds to the time spent by the chaotic system in the basin of attraction before rejoining the strange attractor.It is also important to know after how long the points localized in a certain region of the strange attractor become uncorrelated.In Chapter VI, knowing the identifiability of the parameters of chaotic systems described by polynomial equations, an improvement of the inclusion of messages in this type of enciphering is proposed.The plain-message is enciphered using classical substitution and transposition boxes, prior to its inclusion in the chaotic transmitter.The results of the proposed algorithm are evaluated on text and image.Chapter VII rises some questions, and tries to find some answers to these questions, in the context of hybrid dynamical schemes.As for example if it is possible to recover the secret message by using an observer, when the dynamics that includes it is time-delayed.The answer is positive and this is shown in the case of a full transmission of the output of the system.It is important to mention that this work is multidisciplinary, starting from control theory and going to the statistical methods through the fields of electronics, mathematics and computing.

L'étude de lois de commande performantes pour les processus est le domaine de recherche le plus actif en automatique. Cette recherche répond aux besoins des industriels qui exploitent des machines de plus en plus performantes. Les approches proposées exigent une connaissance précise des phénomènes physiques mis en jeu dans ces processus et la possibilité d'adaptabilité à des situations différentes.<br />Le travail de recherche apporte une contribution à ces approches, par l'étude de la dualité aux différents niveaux de la conception de loi de commande.<br />Le travail a permis d'effectuer une caractérisation de la dualité au niveau modèle (dualité entre les représentations d'état, dualité entre les modules),<br />l'étude de la dualité entre les propriétés des modèles (commandabilité/observabilité) et l'étude de la dualité dans la conception de loi de commande<br />(retour d'état, injection de sortie). Ces concepts s'appliquent à différents types de modèles (linéaires LTI et LTV, non linéaires,...). Nous avons reformulé certains concepts d'analyse et de commande par une étude unifiée entre les différentes approches classiques, graphiques, algébriques (modules) et bond graphs, entre autre. De nombreuses perspectives sont envisagées.