Il est à présent communément admis que plus de 70% des pages Web contiennent des références spatiales et temporelles à travers l'occurrence de noms de lieux, d'adresses, de coordonnées géographiques, de dates, etc. Néanmoins, ces informations spatiales et temporelles restent inexploitées, alors qu'elles pourraient être utilisées par les moteurs de recherche pour préciser le contexte d'une requête, pour la désambiguïsation de celle-ci, pour la classification des résultats, etc. Partant de ce constat, notre travail s'intéresse à l'étude des techniques de représentation et de raisonnement à base d'annotations spatiales et temporelles, indispensables pour la mise en place d'un futur Web Sémantique que l'on souhaiterait aussi Géospatial, c'est-à-dire capable par extension de gérer les dimensions spatiale mais également temporelle de l'information. L'objectif du Web Sémantique Géospatial est, en ce sens, identique à celui du Web Sémantique : associer aux données spatio-temporelles des descriptions (métadonnées) interprétables par les humains, mais surtout par les machines, afin que le traitement automatisé de ces données par des agents logiciels soit possible et efficient. Nous définissons dans cette thèse un raisonneur spatial et temporel, compatible avec le langage standard de définition d'ontologies, OWL, ainsi qu'avec l'évolution OWL 2. Notre système, appelé ONTOAST, est capable d'exploiter à la fois des données spatiales et temporelles quantitatives (i.e. les coordonnées géométriques des objets spatiaux, les intervalles de temps ou/et les instants. . . ) et des relations spatiales et temporelles qualitatives pour déduire des relations spatiales et temporelles jusque là implicites. Le but est de répondre à des questions telles que : "Quelles sont les villes qui se trouvent au Sud-Ouest de la France ?" ou "Quels sont les objectifs touristiques proches de ma position actuelle ?". . . Cette thèse s'intéresse également à une nouvelle technique de fouille du Web Sémantique, appelé analyse sémantique, qui vise la découverte des relations directes et indirectes qui existent entre deux individus. Nous proposons l'adaptation de l'analyse sémantique, initialement définie pour les graphes RDF(S), pour les ontologies OWL 2. Également, nous étendons ce processus d'analyse en y intégrant les informations spatiales et temporelles attachées aux individus. Celles-ci sont utilisées pour filtrer des connaissances ontologiques par rapport à un contexte spatial et temporel défini qui vise à préciser la portée spatiale et temporelle d'une requête, mais également pour la déduction de nouvelles associations sémantiques mettant en exergue une proximité spatiale ou/et temporelle entre individus.

En situation industrielle, le calcul des caractéristiques instationnaires et tridimensionnelles d' écoulements complexes, est souvent nécessaire. La simulation des grandes échelles requiert un coût de calcul prohibitif surtout près de parois. L'un des objectifs des méthodes hybrides est d'optimiser le coût de calcul, en simulant certaines zones d'un écoulement en mode RANS et d'autres en mode LES. Cette dernière s'articule en géné́ral autour du filtrage spatial, alors que dans la plupart des écoulements, l'opérateur RANS correspond à une moyenne temporelle. L'approche PITM (Partially Integrated Transport Model ), conçue en turbulence homogène, est une méthode hybride justifié́e thé́oriquement. Sa transposition au contexte temporel (turbulence stationnaire) a déjà été explorée précédemment, montrant que, sous certaines hypothèses, les versions spatiale et temporelle sont formellement identiques. La méthode PITM présente toutefois une certaine difficulté à piloter le niveau de résolution. La présente thèse propose une approche dynamique pour corriger ce point. Dans un second temps, la version temporelle du PITM, le T -PITM, est comparé à la DES (Detached Eddy Simulation), une méthode hybride populaire, mais empirique. Il est montré que les deux méthodes produisent des résultats similaires, conférant une justification théorique par procuration, à la DES. Le modèle RANS sous-jacent est la pondération elliptique, permettant la prise en compte des effets induits par une paroi, sans utiliser de fonctions d'amortissement ni de lois de paroi.

Le travail présenté dans ce manuscrit trouve son origine dans l'ensemble des recherches menées au laboratoire ondes et acoustique sur la technique du retournement temporel dans le cadre de l'acoustique ultrasonore. C'est dans le but d'appliquer cette technique à la gamme des fréquences audibles que j'ai tout d'abord effectué un stage de DEA, puis ma thèse, sous la direction de Mathias Fink. Une des principales propriétés du retournement temporel est de permettre d'obtenir une focalisation de bonne qualité même lorsque le milieu est complexe, comme cela est le cas par exemple lorsque la propagation est perturbée par un grand nombre de réflexions. Pour cette raison, la première motivation de ces travaux était de concevoir un système capable d'émettre des messages sonores, de parole ou de musique, focalisés spatialement. Ce genre de système aurait par exemple permis d'envoyer des messages dans des langues différentes à différents endroits, serait capable de fonctionner dans des pièces réverbérantes, comme peuvent l'être la plupart des lieux de conférence ou de travail. Malheureusement, les caractéristiques physiques des signaux rencontrés dans le monde de l?audio, qu?il s?agisse de parole ou de musique, rendent délicate, voire impossible, l?utilisation d?un tel système, comme nous pourrons le voir au cours des deux premiers chapitres. Cette observation nous a inspiré deux réflexions : tout d?abord, quelles applications pratiques peut-on trouver à une technique de focalisation en acoustique audible ; ensuite, ces techniques principalement étudiées à des fins d?imagerie dans le domaine ultrasonore, et pas du tout dans le but de transmettre de l?information. Notre deuxième réflexion sera alors de tenter de mesurer la capacité d?une technique de focalisation à transmettre de l?information, y compris dans un milieu complexe du point de vue de la propagation.

Le Retournement Temporel est une technique multi-éléments permettant de focaliser une onde dans un milieu inconnu hétérogène en utilisant la propriété d'invariance par retournement temporel de l'équation des ondes. La formulation matricielle du Retournement Temporel a donné lieu à une technique de détection multi-cibles, la méthode DORT (pour Décomposition de l'Opérateur de Retournement Temporel). Cette thèse traite de l'application de la méthode DORT en acoustique sous-marine. Afin d'émettre les vecteurs propres issus de la méthode DORT, nous proposons une nouvelle méthode de reconstruction des vecteurs propres temporels baptisée SVP pour Synchronisation des Vecteurs Propres. Cette méthode est basée sur une repropagation numérique en espace libre des vecteurs propres monochromatiques nécessitant peu d'information sur le milieu. L'acquisition instantanée de la matrice de transfert K à l'aide de codes orthogonaux est aussi étudiée. Nous montrons que la méthode DORT permet d'extraire sans aucune connaissance préalable la signature fréquentielle d'une cible placée dans un guide d'onde et ce malgré les chemins multiples brouillant celle-ci. En effet, la première valeur singulière de la matrice K est proportionnelle à la réponse fréquentielle monostatique de la cible. De plus, nous montrons que les autres valeurs singulières donnent accès à des informations supplémentaires sur le diagramme de rayonnement. Par la suite, nous considérons un problème spécifique aux acquisitions DORT en mer. En effet, le milieu marin étant en constante fluctuation, le principe fondateur des méthodes de Retournement Temporel qui est la stationnarité est souvent mis en défaut. Nous montrons ainsi que la méthode DORT est utilisable en milieu non stationnaire, dans le cas où la cible est animée d'un mouvement vertical parallèle au réseau ou d'un guide d'onde présentant des vagues à sa surface. L'étude des vecteurs propres permet alors de remonter au déplacement de cette cible ou à l'état de surface au niveau de la cible et du réseau.

Les systèmes temps réel (STR) sont au coeur de machines souvent jugés critiques pour la sécurité : ils en contrôlent l'exécution afin que celles-ci se comportent de manière sûre dans le contexte d'un environnement dont l'évolution peut être imprévisible. Un STR n'a d'autre alternative que de s'adapter `a son environnement : sa correction dépend des temps de réponses aux stimuli de ce dernier. Il est couramment admis que le formalisme des réseaux de Petri temporels (RdPT) est adapté à la description des STR. Cependant, la modélisation de systèmes simples, ne possédant que quelques tâches périodiques ordonnancées de façon basique se révèle être un exercice souvent complexe. En premier lieu, la modélisation efficace d'une gamme étendue de politiques d'ordonnancements se heurte à l'incapacité des RdPT à imposer un ordre d'apparition à des évènements concurrents survenant au même instant. D'autre part, les STR ont une nette tendance à être constitués de caract éristiques récurrentes, autorisant une modélisation par composants. Or les RdPT ne sont guère adaptés à une utilisation compositionnelle un tant soit peu générale. Afin de résoudre ces deux problèmes, nous proposons dans cette thèse Cifre - en partenariat entre Airbus et le Laas-Cnrs - d'étendre les RdPT à l'aide de deux nouvelles relations, les relations d'inhibition et de permission, permettant de spécifier de manière plus fine les contraintes de temps. Afin de cerner un périmètre clair d'adéquation de cette nouvelle extension à la modélisation des systèmes temps réel, nous avons défini Pola, un langage spécifique poursuivant deux objectifs : déterminer un sous-ensemble des systèmes temps réel modélisables par les réseaux de Petri temporels à inhibitions/permissions et fournir un langage simple à la communauté temps réel dont la vérification, idéalement automatique, est assurée par construction. Sa sémantique est donnée par traduction en réseaux de Petri temporels à inhibitions/permissions. L'explorateur d'espace d'états de la boite à outils Tina a été étendu afin de permettre la vérification des descriptions Pola.

Cette thèse a pour objectif l'étude de l'empan temporel des variations de registre et de tempo et des fonctions qu'elles revêtent, en anglais et en français. Elle s'ancre dans une des problématiques majeures de l'étude des variations prosodiques, celle de leur délimitation, à plus ou moins long terme, de leur interaction et de leur chevauchement et par là, de la difficulté à les analyser séparément. L'auteur y défend une structure emboîtée des variations de registre et de tempo et ainsi l'idée de variations à plusieurs niveaux et qui opèrent sur divers domaines. Y est aussi examinée la façon dont ces variations informent de l'identité du locuteur ou encore la façon dont elles indiquent la structure intentionnelle du discours.

Ces dernières années ont été marquées par l'adoption en masse de XML comme format d'échange et de représentation des données stockées sur le web. Cette évolution s'est accompagnée du développement de langages pour l'interrogation et la manipulation des données XML et de la mise en œuvre de plusieurs systèmes pour le stockage et le traitement des ces dernières. Parmi ces systèmes, les moteurs mémoire centrale ont été développés pour faire face à des besoins spécifiques d'applications qui ne nécessitant pas les fonctionnalités avancées des SGBD traditionnels. Ces moteurs offrent les mêmes fonctionnalités que les systèmes traditionnels sauf que contrairement à ces derniers, ils nécessitent de charger entièrement les documents en mémoire centrale pour pouvoir les traiter. Par conséquent, ces systèmes sont limités quant à la taille des documents pouvant être traités. Dans cette thèse nous nous intéressons aux aspects liés à l'évolution des données XML et à la gestion de la dimension temporelle de celles-ci. Cette thèse comprend deux parties ayant comme objectif commun le développement de méthodes efficaces pour le traitement des documents XML volumineux en utilisant les moteurs mémoire centrale. Dans la première partie nous nous focalisons sur la mise à jour des documents XML statiques. Nous proposons une technique d'optimisation basée sur la projection XML et sur l'utilisation des schémas. La projection est une méthode qui a été proposée dans le cadre des requêtes afin de résoudre les limitations des moteurs mémoire centrale. Son utilisation pour le cas des mises à jour soulève de nouveaux problèmes liés notamment à la propagation des effets des mises à jour. La deuxième partie est consacrée à la construction et à la maintenance des documents temporels, toujours sous la contrainte d'espace. A cette contrainte s'ajoute la nécessité de générer des documents efficaces du point de vue du stockage. Notre contribution consiste en deux méthodes. La première méthode s'applique dans le cas général pour lequel aucune information n'est utilisée pour la construction des documents temporels. Cette méthode est conçue pour être réalisée en streaming et permet ainsi le traitement de document quasiment sans limite de taille. La deuxième méthode s'applique dans le cas où les changements sont spécifiés par des mises à jour. Elle utilise le paradigme de projection ce qui lui permet en outre de manipuler des documents volumineux de générer des documents temporels satisfaisant du point de vue du stockage.

La complexité croissante des systèmes industriels en termes d'expansion, d'hétérogénéité et de décentralisation entraine de plus en plus de contraintes dans leur fonctionnement. Ces contraintes ont souvent une composante temporelle. Des techniques, telles que les systèmes multi-agents, sont bien adaptées au caractère hétérogène et décentralisé de ces systèmes, elles sont de plus en plus souvent utilisées dans les applications telles que : contrôle, supervision, simulation, pilotage des travaux existent sur la représentation du temps dans la modélisation et le raisonnement sur les systèmes industriels. Dans le contexte multi-agents, peu de travaux prennent en compte ce facteur temporel explicitement et il est quasiment absent de tous les aspects sociaux de l'agent. Dans cette thèse, nous proposons et définissons une société d'agents temporels qui permet la prise en compte explicite du temps a la fois dans le raisonnement individuel et le raisonnement social au sein de l'agent. L'accent est mis d'une part sur l'interaction et d'autre part sur les différents types de dépendances qui existent entre agents et leur évolution au cours du temps. Ce modelé générique, a été applique à la supervision par reconnaissance de scenarios temporels, domaine dans lequel l'exécution des différentes taches est extrêmement contrainte par le temps. Le système stars est une implémentation du modèle. Il permet une reconnaissance distribuée des scenarios par un ensemble d'agents utilisant un raisonnement temporel.

L'hypothèse du liage temporel par synchronie suscite un intérêt important en neurobiologie, car elle permet d'expliquer comment différentes structures du cerveau peuvent établir entre elles un lien fonctionnel, en rapport avec une fonction cognitive. Cependant, il n'existe pas de modèle permettant de faire communiquer différents groupes de neurones par le biais de leurs émissions. <br /><br />Nous avons développé un modèle de réseau de neurones impulsionnels, dont la topologie est modifiée par un algorithme évolutionniste. Le critère de performance utilisé pour l'algorithme évolutionniste est évalué par l'intermédiaire du comportement d'un individu contrôlé par un réseau de neurones impulsionnels, et placé dans un environnement virtuel. L'utilisation du neurone impulsionnel, ayant la propriété de détection de synchronie, oblige l'évolution à construire un système utilisant cette propriété au niveau global, d'où l'émergence de la synchronisation neuronale à large-échelle. Les propriétés topologiques et dynamiques du réseau de neurones ne sont pas prises en compte dans le calcul de la performance, mais sont étudiées a posteriori, en comparant les individus avant et après évolution. <br /><br />D'une part, grâce aux outils de la théorie des réseaux complexes, nous montrons l'émergence d'un certain nombre de propriétés topologiques, notamment la propriété de réseau ``petit-monde''. Ces propriétés topologiques sont similaires à celles observées au niveau de l'anatomie des systèmes nerveux en biologie. D'autre part, au niveau de la dynamique, nous établissons que la propriété de synchronisation neuronale à large-échelle, résultant de la présentation d'un stimulus, est présente chez les individus évolués. Pour ce faire, nous nous appuyons sur les outils classiquement utilisés en électrophysiologie, et nous les étendons pour pouvoir interpréter la grande quantité de données obtenue à partir du modèle. <br /><br />Le modèle montre que l'on peut construire des réseaux de neurones basés sur l'hypothèse du liage temporel en ayant recours à l'évolution artificielle, en se basant sur un critère de performance écologique, c.à.d. le comportement de l'individu dans son environnement. D'autre part, les outils développés pour l'analyse des propriétés du modèle peuvent être utilisés dans d'autres domaines, en premier lieu en électrophysiologie. En effet, à cause des progrès techniques sur les enregistrements électrophysiologiques, la quantité de données se rapproche singulièrement de celle issue du modèle.

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse proposent une méthodologie de synthèse de la commande des systèmes à événements discrets temporisés permettant de calculer l'ensemble de toutes les lois de commande telles que le fonctionnement du système respecte les spécifications imposées par le cahier des charges. Notre approche associe la capacité de modélisation de l'outil réseau de Petri T-temporel à la puissance d'analyse des automates temporisés. Dans un premier temps, le système à commander est modélisé par un réseau de Petri T-temporel. Ensuite on construit l'automate temporisé qui modélise le comportement de ce réseau de Petri T-temporel. Les comportements non-désirés sont modélisés par des sommets interdits. La synthèse de la commande est basée sur des techniques d'analyse d'atteignabilité spécifiques aux automates temporisés. La méthode proposée consiste à calculer des nouvelles gardes des transitions de l'automate telles que les sommets interdits ne soient jamais atteints. L'approche de synthèse de la commande présenté dans cette thèse s'adresse aux systèmes à événements discrets temporisés modélisés par des réseaux de Petri T-temporels bornés avec des contraintes temporelles spécifiées par des nombres rationnels.