Cette thèse se situe dans le contexte des réseaux de communication temps-réel et son objectif est de proposer une architecture de communication pour la sous-couche MAC, qui définit des mécanismes pour assurer les contraintes temporelles du trafic temps-réel. Tout d'abord, une classification des protocoles MAC temps-réel existants, en mettant en exergue l'aspect ordonnancement de flux de messages ou ordonnancement de stations, est effectuée. En particulier, le protocole "jeton temporisé" et des mécanismes de la norme "ISA SP-50 / IEC-65C" sont détaillés. Ensuite, des contributions sur les mécanismes d'ordonnancement et les mécanismes protocolaires sont développées, à la fois en termes conceptuels et en termes de réflexions sur les normes existantes: proposition d'un algorithme non-préemptif ED avec, en particulier, une extension des conditions classiques d'ordonnançabilité; définition d'un algorithme de changement de mode de fonctionnement pour un système ordonnancé par l'algorithme RM; définition d'un protocole appelé "jeton temporisé régulier" qui améliore les performances temps-réel du protocole "jeton temporisé"; définition des conditions d'ordonnançabilité du trafic apériodique urgent dans le réseau FIP et proposition de deux profils de fonctionnement temps-réel pour le réseau Profibus. Enfin, nous proposons, modélisons avec le modèle "Réseaux de Petri Temporisés Stochastiques" et évaluons une architecture de communication pour la sous-couche MAC de réseaux locaux temps-réel. Cette architecture met en ¿uvre, de manière centralisée, un ordonnancement conjoint des trafics périodique et apériodique temps-réel, sur la base d'un algorithme non-préemptif pour le trafic périodique et d'une technique de jeton temporisé pour le trafic apériodique temps-réel. L'analyse permet, d'une part, d'évaluer l'ordonnancement en termes de taux d'utilisation permis et des limites de l'ordonnançabilité et, d'autre part, de montrer tout l'intérêt des modèles "Réseaux de Petri Temporisés Stochastiques" pour représenter et évaluer automatiquement l'ordonnançabilité d'un ensemble de configurations de flux de messages.

Les fissures et les nids-de-poule sont des défauts très présents sur les routes du réseau routier québécois. Un bon contrôle de la qualité lors de la pose de l’enrobé bitumineux permet de diminuer les risques d’apparition de ces défauts. Le ministère des Transports du Québec (MTQ) utilise la thermographie infrarouge afin de détecter les zones non conformes, soit celles qui deviendront des nids-de-poule ou des fissures. Des variations thermiques sur l’image infrarouge permettent la détection de ces zones. Toutefois, les logiciels utilisés par le MTQ ne sont pas appropriés pour détecter les zones non conformes. Ce mémoire présente deux méthodes de détection automatique des zones non conformes. La première permet l’analyse des images prises par une caméra thermique alors que la seconde permet d’analyser en continu les données provenant d’un scanneur infrarouge. Ces deux méthodes utilisent des techniques de segmentation afin de détecter les zones non conformes. Elles permettent l’analyse automatique des données sans qu’aucune intervention humaine ne soit nécessaire.

Ce mémoire présente une comparaison de deux algorithmes de reconnaissance de plan, soit YAPPR (Yet Another Probabilistic Plan Recognizer) et PR-Plan (Plan Recognizer as Planning). Afin de comparer les algorithmes, nous avons voulu utiliser un domaine plus complexe et réaliste que ceux utilisés jusqu’à présent. Pour ce faire, nous avons établi un protocole de comparaison en utilisant le concept d’observation in situ. Nous avons utilisé le jeu de stratégie en temps réel StarCraft comme environnement de simulation. Puis, nous avons créé un agent jouant à StarCraft qui utilise la reconnaissance de plan comme élément central pour le système de prise de décision. Pour valider que notre principe d’observation in situ fonctionne, nous avons créé des agents témoins et exécuté de nombreuses simulations.

La capacité à reconnaître les intentions d’un agent est un élément important de l’analyse de la situation. Connaître ces intentions est souvent un facteur clé de la prise de décision dans plusieurs domaines tels que la robotique, les jeux vidéo, la sécurité informatique et l’analyse du renseignement. Une des approches algorithmiques souvent utilisées pour reconnaître les intentions d’un agent suppose une connaissance préalable de tous les plans exécutables par l’agent observé. À partir de ces plans et des données d’observation, on peut alors prédire les comportements et les intentions de l’agent observé simplement en générant les modèles d’exécution de plans cohérents avec les données d’observation. Ces modèles d’exécution constituent en quelque sorte les hypothèses sur le plan et le but poursuivi par l’agent observé. Ainsi, la probabilité que l’agent observé poursuive un but particulier est établie comme étant la proportion des modèles cohérents avec ce but. Cette approche existe depuis une dizaine d’années et fait partie des approches les plus étudiées en ce moment. Cependant, elle comporte des lacunes fondamentales, notamment une explosion combinatoire de la taille de l’espace d’hypothèses. Ce mémoire de maîtrise propose un algorithme permettant d’aborder ce dernier problème en contrôlant l’exploration de l’espace d’hypothèse. Avec ce nouvel algorithme, on peut approximer la probabilité du but, de sorte que la précision de l’approximation s’améliore graduellement avec le temps de calcul. Cette approche a été publiée dans l’une des deux plus prestigieuses conférences scientifiques sur l’intelligence artificielle : International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI), en 2013.

Les techniques d'imagerie développées pour la surveillance embarquée des structures ont maintenant des applications dans d'autres domaines. Par exemple, le domaine de l'écran tactile est en pleine expansion et de nouvelles technologies commencent à apparaître pour des applications spécifiques. Au niveau médical, des surfaces tactiles pouvant fournir des données sur la répartition du poids et la posture seraient une avancée pour le diagnostique des patients et la recherche. L'écran tactile est une technologie utilisée dans un nombre croissant d'appareils. Les écrans tactiles capacitifs et résistifs dominent le marché, mais ils sont connus pour être difficiles à fabriquer, facilement cassables et coûteux pour les grandes dimensions. Par conséquent, de nouvelles technologies sont encore explorées pour les écrans tactiles de grandes tailles et robustes. Les technologies candidates comprennent des approches basées sur les ondes. Parmi eux, des ondes guidées sont de plus en plus utilisés dans la surveillance des structures (SHM) pour de nombreuses applications liées à la caractérisation des propriétés des matériaux. Les techniques d'imagerie utilisées en SHM telles que Embedded Ultrasonic Structural Radar (EUSR) et Excitelet sont fiables, mais elles ont souvent besoin d'être couplées avec du traitement d'image pour donner de bons résultats. Dans le domaine du NDT (essais non destructifs), les ondes guidées permettent d'analyser les structures sans les détériorer. Dans ces applications, les algorithmes d'imagerie doivent pouvoir fonctionner en temps réel. Pour l'écran tactile, une technique d'imagerie de la pression en temps réel doit être développée afin d'être efficace et performante. Il faut obtenir la position et l'amplitude de la pression appliquée en un ou plusieurs points sur une surface. C'est ici que les algorithmes et l'expertise par rapport aux ondes guidées seront mises de l'avant tout pensant à l'optimisation des calculs afin d'obtenir une image en temps réel. Pour la méthodologie, différents algorithmes d'imagerie sont utilisés pour obtenir des images de déformation d'un matériau et leurs performances sont comparées en termes de temps de calcul et de précision. Ensuite, plusieurs techniques de traitement d'images ont été implantées pour comparer le temps de calcul en regard de la précision dans les images. Pour l'écran tactile, un prototype est conçu avec un programme optimisé et les algorithmes offrant les meilleures performances pour un temps de calcul réduit. Pour la sélection des composantes électroniques, ce sont la vitesse d'exécution et la définition d'image voulues qui permettent d'établir le nombre d'opérations par seconde nécessaire.

Vers la fin des années 1990 et au début des années 2000, l’idée que l’ARN puisse interagir directement avec de petits métabolites pour contrôler l’expression de certains gènes devient de plus en plus acceptée. Des recherches menées à cette époque ont permis la découverte de plusieurs structures d’ARN hautement conservées nommées riborégulateurs. La structure de ces ARN leur permet de reconnaître spécifiquement un ligand. La reconnaissance du ligand entraîne ensuite un changement de conformation dans l’ARN responsable du contrôle de l’expression génétique. Le but de cette thèse est d’étudier la structure et les changements de conformation du riborégulateur associé au gène add liant l’adénine chez Vibrio vulnificus. Ce riborégulateur étant relativement simple, les informations recueillies lors de cette étude pourront servir à comprendre le fonctionnement de riborégulateurs plus complexes. Dans l’introduction, la découverte des riborégulateurs sera décrite en plus des caractéristiques particulières et de l’importance de ces ARN. Par la suite, quelques exemples démontrant l’importance des structures d’ARN seront abordés. Ensuite, les techniques de fluorescence utilisées pour étudier les structures d’ARN au cours de cette thèse seront présentées. Enfin, les recherches effectuées sur les riborégulateurs adénine seront détaillées afin d’aider le lecteur à bien comprendre le type de riborégulateur au centre de cette thèse. Le chapitre 1 traite du repliement de l’aptamère suite à la liaison avec l’adénine. Dans ce chapitre, il est démontré que l’aptamère peut adopter trois conformations. Une modification de la séquence de l’aptamère de type sauvage a permis d’isoler ces trois conformations. Il a ensuite été possible d’identifier les caractéristiques propres à chacun des états. Le chapitre 2 s’intéresse à une région précise du riborégulateur adénine. Dans ce chapitre, la conformation du cœur de l’aptamère est étudiée plus en profondeur. Il y est possible de constater que le repliement du cœur de l’aptamère influence l’interaction boucle-boucle en présence de magnésium et de ligand. De plus, la présence de ligand, en concentration suffisante, permet le repliement du cœur et favorise le rapprochement des tiges P2 et P3 dans un aptamère muté pour empêcher la formation de l’interaction boucle-boucle. Il semble donc que le repliement du cœur de l’aptamère influence la structure globale de l’aptamère. Finalement, les travaux présentés dans les chapitres 1 et 2 seront mis en contexte avec la littérature scientifique disponible. Cette discussion tentera de réconcilier certaines observations contradictoires. Il sera ensuite question de l’impact que les travaux présentés dans cette thèse peuvent avoir dans le domaine de l’ARN. Enfin, quelques études à réaliser en continuité avec ces travaux seront proposées.

Cette thèse porte sur les mesures expérimentales des γ-prompts créés lors de la fragmentation du faisceau d'ions carbone en hadronthérapie. Deux expériences ont été effectuées aux laboratoires GANIL et GSI avec des ions 12C6+ de 95MeV/u et 305MeV/u irradiant une cible d'eau ou de PMMA. Dans les deux expériences une nette corrélation a été obtenue entre le parcours des ions carbone et le profil longitudinal des γ- prompts. Une des plus grandes difficultés de ces mesures vient de la discrimination entre le signal des γ-prompts (qui est corrélé avec le parcours des ions) et un important bruit de fond dû aux neutrons (non corrélé au parcours). Deux techniques sont employées pour effectuer la discrimination entre γ et neutrons: le temps de vol (TDV) et la discrimination par forme de signal (DFS). Le TDV a permis de démontrer la corrélation entre la production de γ-prompts et le parcours des ions. La DFS a fourni des informations précieuses pour la compréhension des caractéristiques des spectres en TDV. Dans ce travail on a démontré qu'un système de détection de γ-prompt collimaté, basé sur la technique du temps de vol, peut permettre une vérification en temps réel de la position du Pic de Bragg en conditions cliniques. Dans la dernière partie de la thèse, un travail de simulation a été effectué à l'aide du code de simulation Geant4 pour évaluer l'influence des principaux paramètres du design d'un dispositif de multi-détecteurs et multicollimateurs sur la résolution spatiale et l'efficacité atteignable par une Camera γ-Prompt. Plusieurs configurations géométriques ont été étudiées de façon systématique et les principales contraintes du design sont analysées.

Les applications temps réel, le plus souvent dédiées au contrôle de procédé, sont soumises à des contraintes temporelles strictes, destinées à garantir la sécurité et la cohérence du procédé contrôlé. Les applications temps réel étant des applications multi tâches, elles doivent être ordonnancées, le critère sine qua non de qualité de la stratégie d'ordonnancement étant la garantie du respect des contraintes temporelles. Ces applications sont de plus en plus souvent déployées sur des architectures multiprocesseurs. Le problème de l'ordonnancement doit donc être posé dans ce contexte, où de nombreux problèmes doivent encore être abordés. Notons tout d'abord que dans le cas multiprocesseur, il n'existe pas d'ordonnancement en ligne optimal dans le cas général, le problème de l'ordonnancement est NP-complet, et des anomalies d'ordonnancement apparaissent même lorsque l'on ne considère que des tâches indépendantes (une durée d'exécution plus courte que prévue peut provoquer une faute temporelle). Nous avons envisagé de prendre en compte la possibilité que des pannes matérielles surviennent. Nous avons étudié les mécanismes de reprise après la panne d'un processeur, dans le cas où l'application est ordonnancée par EDF, puis par un algorithme P-équitable. Ces mécanismes nécessitent de disposer d'un certain nombre de résultats généraux. Tout d'abord, nous avons étendu la définition de la P-équité à un contexte plus large que celui de la littérature, à savoir aux tâches à départs différés et à échéances contraintes, puis nous avons établi une condition suffisante d'ordonnançabilité dans ce contexte, dont nous avons étudié les performances à l'aide de simulations. Enfin, nous avons proposé un protocole efficace de gestion des flux apériodiques qui s'appuie sur une distribution P-équitable des temps creux. Cette répartition peut être obtenue soit en ordonnançant les tâches périodiques par une stratégie P-équitable quand le contexte le permet, soit via une analyse hors-ligne à base de réseaux de Petri. Nous avons proposé une technique d'extraction qui permet de forcer la répartition équitable des temps creux.

Deux techniques sont utilisées pour vérifier que des tâches temps réel respectent bien leurs échéances temporelles : les tests d'ordonnançabilité qui renvoient un résultat binaire (ordonnançable ou non) et les calculs de temps de réponse (Response Time Analysis - RTA) qui déterminent la longueur du plus long intervalle de temps entre le réveil et la terminaison d'une tâche. Ces deux approches ont une complexité pseudo-polynomiale et notons qu'aucun algorithme polynomial n'est connu. Dans ce contexte, elles ne sont pas particulièrement appropriées pour la conception intéractive des systèmes temps réel ou pour analyser des systèmes distribués à l'aide d'une analyse holistique. Dans de tels scénarios, un algorithme pseudo-polynomial est lent, puisque les calculs des temps de réponse des tâches sont exécutées à de nombreuses reprises. De plus, pour certains systèmes temps réels, tels que dans les systèmes de contrôle-commande, il est nécessaire de connaître le pire temps de réponse des tâches et non seulement la décision binaire sur l'ordonnançabilité des tâches. Dans ce contexte, il peut être acceptable d'utiliser un algorithme plus rapide qui fournit une analyse approchée au lieu d'utiliser des analyses reposant sur des calculs exacts. Comme cette approximation va introduire du pessimisme dans le processus de décision, il est souhaitable de le quantifier d'une manière à définir un compromis entre le temps de calcul et l'exigence de ressource du processeur. C'est la raison pour laquelle, dans ce travail, nous proposons des algorithmes pour calculer efficacement des bornes supérieures des pires temps de réponse et nous présentons des résultats sur leurs qualités dans le pire cas (analyse de compétitivité avec augmentation de ressource) et en moyenne (simulations).

Dans nos travaux, nous nous sommes intéressés aux politiques d'ordonnancement en-ligne, pour lesquelles l'ordre d'exécution des tâches est déterminé sur la base des tâches actives dans le système et sans connaissance a priori des tâches qui arriveront dans le futur. Cette problématique s'étend aux réseaux informatiques pour ordonnancer les messages sur le réseau informatique interconnectant les diérents calculateurs du système temps réel. La première contribution concerne le placement et ordonnancement simultanés des tâches dans un système temps réel distribué, permettant de minimiser le nombre de processeurs nécessaires pour respecter les spécications temporelles des tâches. La seconde contribution concerne les tâches à criticité multiple. L'objectif de ce modèle est de prendre en compte la notion de criticité des diérentes tâches, comme par exemple dans la norme DO-178B utilisée en aéronautique. Enn, nous nous sommes intéressés aux systèmes multiprocesseurs ordonnancés par des algorithmes d'ordonnancement semi-partitionné. Cette classe d'algorithme utilise une stratégie par partitionnement pour répartir les tâches parmi les processeurs tout en autorisant la migration des tâches qui ne peuvent pas être aectées à un processeur donné sans violation d'échéance.