Dans des système concurrent, potentiellement embarqués et distribué, il est souvent crucial d'être capable de déterminer quel(s) composant(s) est(sont) responsable(s) d'une défaillance, que ce soit pour debbuger, établir une responsabilité contractuelle du fournisseur des composant, ou pour isolée, ou redémarrer les composants défaillants. Le diagnostic s'appuie sur l'analyse de la causalité logique pour distinguer les composants ayant contribué à la défaillance du système, de ceux ayant eu peu ou pas d'impact sur cette dernière. Plus précisément, un composant C est une cause nécessaire, si la propriété P du système n'aurait pas été violée si C s'était comporté selon sa spécification S. De même, C est une cause suffisante de la violation de P (défaillance du système) si P aurait été violée, même si tous les composants, sauf C, avait respecté leur spécification. Autrement dit, la violation de S, du composant C, est suffisante pour violer P. L'approche a été formalisée, initialement, pour des modèle d'interaction BIP. Le but de ce projet est de formaliser un raisonnement similaire pour des programmes fonctionnels, où les fonctions sont équipées d'invariant décrivant leur comportement attendu. L'analyse prendrait en entrée une trace d'exécution (défaillante) et les invariant, et déterminerait quelle(s) fonction(s) est(sont) une(des) cause(s) de la défaillance. L'approche devra être implémenté et appliquée à des cas d'études provenant du domaine médical, ou de l'automatique. / In a concurrent, possibly embedded and distributed system, it is often crucial to be able to determine which component(s) caused an observed failure - be it for debugging, to establish the contractual liability of component providers, or to isolate or reset the failing component. The diagnostic relies on analysis of logical causality to distinguish component failures that actually contributed to the outcome from failures that had little or no impact on the system-level failure . More precisely, necessary causality of a component C characterizes cases when a system-level property P would not have been violated if the specification S of C had been fulfilled. Sufficient causality characterizes cases where P would have been violated even if all the components but C had fulfilled their specifications. In other words, the violation of S by C was sufficient to violate P. The initial approach to causality analysis on execution traces was formalized for the BIP interaction model. The goal of this project is to formalize a similar reasoning for functional programs where functions are equipped with invariants describing the expected behavior. The analysis should take a (faulty) execution trace and the invariants and determine which function(s) caused the failure. The results should be implemented and applied to case studies from the medical and automotive domains.

Nouvelles approches aux jeux évolutionnaires et processus de décision. La théorie des jeux évolutionnaires (EGT) constitue un cadre simple pour étudier le comportement de populations larges dont les membres sont engagés en interactions stratégiques. Dans la première partie de cette thèse nous proposons une nouvelle approche pour la modélisation de l’ évolution, où le joueur est formé par un ensemble d’individus. Nous considérons toujours des interactions entre individus mais nous supposons qu’ils maximisent le fitness du group auquel ils appartiennent. Nous présentons, dans la deuxième partie du manuscrit, une nouvelle approche dynamique des Markov Decision Evolutionary Games, qui constituent une classe des jeux stochastiques. À différence de l’approche statique standard, en ce travail nous considérons les dynamiques des états individuels et couplée avec les politiques et nous les décrivons à travers des équations différentielles interdépendantes. Dans la troisième partie du manuscrit, nous poursuivons l’étude des jeux stochastiques dynamiques dans un contexte différent, la théorie du contrôle. Nous définissions un système stochastique dynamique contrôlé simultanément par deux joueurs engagés dans un jeu à somme non nulle (et non constante) et nous montrons que le problème stochastique peut être approximé à travers un jeu dynamique déterministe. / Evolutionary Game Theory (EGT) constitutes a simple framework to study the behavior of large populations whose individuals are repeatedly engaged in pairwise strategic interactions. While in standard EGT, the interacting individual is the player, choosing the actions to play in order to maximize its own fitness, in the first part of this dissertation we propose, in the first part of this work, a new approach to model evolution, where the player is supposed to be a whole group. We still consider pairwise interactions among individuals but we assume that they maximize the fitness of the group they belong to, which is thus the actual player of the game. In the second part of this dissertation, we present our new dynamical approach to Markov Decision Evolutionary Games. In contrast with the standard static approach, we study here the local dynamics of individual states and the dynamics intrinsically related to the distribution of policies in the population, describing them by interdependent differential equations. In the third part of the manuscript we pursue the study of stochastic dynamics in a different context, that of control theory. We define a hybrid stochastic dynamical system jointly controlled by two players involved in a non-zero sum game and we prove that the problem can be approximated by an averaged deterministic differential game.

Durant cette thèse l’objectif été d’améliorer la manière d'utiliser la précieuse bande passante, qui est gaspillée à cause de la sous-utilisation des réseaux sans fil. Nous étions particulièrement intéressés à toutes les ressources qui peuvent être utilisées de façon opportuniste en utilisant différentes technologies. Nous avons conçu de nouveaux modèles pour une utilisation meilleure et plus efficace des systèmes sans fil. Dans ce sens nous nous sommes focalisés sur les réseaux de communication cognitifs dans la première partie, où un fournisseur de service cellulaire peut louer une partie de ses ressources à des utilisateurs secondaires ou des fournisseurs virtuels. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés aux réseaux tolérants au délai comme étant une alternative à l’augmentation importante de la charge de trafic dans le réseau cellulaire. Dans les régions où l'implémentation d'infrastructures réseaux est géographiquement difficile, l'utilisation des réseaux ad-hoc semble une solution adéquate. En effet, nous avons développé dans la dernière partie, une nouvelle modélisation analytique du protocole IEEE 802.11e utilisé dans ce type de réseaux / The present dissertation deals with how to use the precious wireless resources that are usually wasted by under-utilization of networks. We have been particularly interested by all resources that can be used in an opportunistic fashion using different technologies. We have designed new schemes for better and more efficient use of wireless systems by providing mathematical frameworks. In the first part, We have been interested in cognitive radio networks, where a cellular service provider can lease a part of its resources to secondary users or virtual providers. In the second part, we have chosen delay-tolerant networks as a solution to reduce the pressure on the cell traffic, where mobile users come to use available resources effectively and with a cheaper cost. We have focused on optimal strategy for smartphones in hybrid wireless networks. In the last part, an alternative to delay-tolerant networks, specially in regions that are not covered by the cellular network, is to use Ad-hoc networks. Indeed, they can be used as an extension of the coverage area. We have developed a new analytical modeling of the IEEE 802.11e DCF/EDCF. We have investigated the intricate interactions among layers by building a general cross-layered framework to represent multi-hop ad hoc networks with asymmetric topology and traffic

Cette thèse s'inscrit dans une recherche visant une modélisation des organisations par une "Simulation Professionnelle". Elle est centrée sur les comportements de coopération et de compétition. Les matériaux sur lesquels elle se fonde ont été recueillis au cours de huit années de mise en œuvre du support de Simulation Professionnelle ECODEV pour la formation et le perfectionnement des cadres. Une première partie a pour objet de situer le contexte culturel dans lequel ECODEV a été construit, en donner une description structurelle et dynamique. On étudie également une bibliographie de travaux voisins, touchant directement la coopération et la compétition, ainsi que les coalitions dans les triades. Dans la seconde partie, il est proposé, en partant de la théorie des jeux, un ensemble conceptuel pouvant constituer une grille de lecture d'une Simulation Professionnelle. On est conduit à une mise en relation ternaire des actions, structures d'interaction et comportements. La troisième partie met en rapport théorie et pratique en faisant le parallèle entre un scénario rationnellement prévisible et des cas observés. On formule des hypothèses sur le développement des organisations et sur les contraintes de modélisation de leur développement. Enfin, dans une quatrième partie, une ouverture est faite sur des courants de pensée et de pratiques actuelles en matière de modélisation. Ses éléments sont puisés dans des domaines variés, allant de l'informatique à la théologie, en passant par la biologie.

Cette thèse étudie le rôle des tierces parties dans les problématiques informationnelles autour de la responsabilité sociale et environnementale des entreprises (RSE). Les entreprises revendiquent de plus en plus le fait qu'elles adoptent des pratiques responsables. Cela peut être lié au fait qu'il existe des parties prenantes (e.g. consommateurs, investisseurs) qui sont prêtes à récompenser les comportements responsables. Cependant, la véracité des revendications des entreprises est souvent impossible ou au moins difficile à certifier, ce qui peut inciter les entreprises à manipuler leur communication. Cette dissertation a pour objectif d'analyser la façon dont de tierces parties peuvent tempérer cette asymétrie d'information. Des organisations comme des agences de notations, des organisations non-gouvernementales (ONGs) ou des organismes certificateurs, peuvent examiner les actions réelles des entreprises et transmettre cette information aux parties prenantes. Ces tierces parties ont un comportement informationnel hétérogène: certaines fournissent des informations plus particulièrement sur les entreprises qui se comportent de manière irresponsable, alors que d'autres se spécialisent dans la mise en lumière des entreprises responsables. Nous développons un modèle théorique simple qui explore l'offre de qualité dans des environnements informationnels amicaux, où la qualité est révélée plus souvent lorsqu'elle est haute que lorsqu'elle est basse, et dans des environnements hostiles, où c'est l'inverse. Nous appliquons ensuite ce modèle à deux types de tierces parties: les ONGs et les labels. Nous étudions le choix de production de bonnes ou mauvaises nouvelles afin de comprendre quand et pourquoi les ONGs choisissent d'être hostiles ou amicales. Ensuite, nous cherchons à évaluer quel est le niveau de sévérité des labels qui entraîne le plus d'investissement et le bien être social le plus important.

L'objet de notre étude est une chaîne logistique à deux étages composée d'un donneur d'ordres face à une demande aléatoire de marché et d'un fournisseur qui est lié au donneur d'ordres par un contrat linéaire de prix de gros. Le donneur d'ordres, qui est plus proche du marché final, aura une meilleure connaissance de la demande et transmettra à son fournisseur de l'information sur les prévisions de cette demande. Les prévisions sur la demande du marché seront de type binaire : demande haute ou demande basse. L'information sera donc à la fois asymétrique car le donneur d'ordres sera au départ mieux informé, mais aussi imparfaite car ces informations ne seront que des prévisions approchées des commandes réelles finales du marché. Nous étudions plusieurs modèles de chaînes logistiques (le modèle MTS/MTO en mono- et multi-périodes et le modèle MTS/MTS en mono-période) et nous utilisons deux approches scientifiques : la théorie des jeux et la méthodologie d'économie expérimentale.

Il est connu dans le domaine de la théorie des jeux que le livre The Strategy of Conflict a influencé un grand nombre de chercheurs et d'hommes de décisions depuis sa publication en 1960. Le but de ce projet de recherche est d'examiner ce que Thomas C. Schelling appelle la théorie des décisions interdépendantes (mutuaI dependance games) mieux connue sous le nom de jeux à somme non-nulle; ce qui a poussé à la création d'un nouveau concept de solution ainsi qu'un grand bagage de concepts qui permet de dire qu'une nouvelle théorie prenant le nom de théorie des conflits a été créée. Nous examinerons aussi les impacts (qu'on ressent encore aujourd'hui) de celle-ci. Il appert que ce qui a motivé Tom Schelling à écrire le livre en question The Strategy of Conflict prend naissance dans son insatisfaction par rapport au cadre d'analyse qu'offrait la théorie des jeux à la fin des années 50 et au début des années 60, pour la résolution de jeux d'interdépendances (mutuaI dependance games). Daniel Ellsberg, était lui aussi insatisfait avec la théorie des jeux à cette période Ellsberg et Schelling étaient aussi intéressés aux applications militaires Ce projet de recherche soutient; également que c'est, d'une certaine façon, l'interaction entre les deux hommes qui a rendu possible la création de ce qu'on connaît sous le nom de la théorie des conflits. Selon Schelling, cette nouvelle théorie pourrait permettre l'analyse et la prédiction de comportements durant une situation de conflit et permettrait de sortir gagnant de cette situation. Les applications potentielles de cette théorie sont très grandes, elles vont des comportements à adopter durant un conflit armé à l'art d'élever les enfants. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Thomas C. Schelling, Daniel Ellsberg, Théorie des Conflits, Théorie des Jeux.

Dans cette thèse, nous étudions des réseaux sans fil dans lesquels les terminaux mobiles sont autonomes dans le choix de leurs configurations de communication. Cette autonomie de décision peut notamment concerner le choix de la technologie d'accès au réseau, le choix du point d'accès, la modulation du signal, les bandes de fréquences occupées, la puissance du signal émis, etc. Typiquement, ces choix de configuration sont réalisés dans le but de maximiser des métriques de performances propres à chaque terminal. Sous l'hypothèse que les terminaux prennent leurs décisions de manière rationnelle afin de maximiser leurs performances, la théorie des jeux s'applique naturellement pour modéliser les interactions entre les décisions des différents terminaux. Plus précisément, l'objectif principal de cette thèse est d'étudier des stratégies d'équilibre de contrôle de puissance d'émission afin de satisfaire des considérations d'efficacité énergétique. Le cadre des jeux stochastiques est particulièrement adapté à ce problème et nous permet notamment de caractériser la région de performance atteignable pour toutes les stratégies de contrôle de puissance qui mènent à un état d'équilibre. Lorsque le nombre de terminaux en jeu est grand, nous faisons appel à la théorie des jeux à champ moyen pour simplifier l'étude du système. Cette théorie nous permet d'étudier non pas les interactions individuelles entre les terminaux, mais l'interaction de chaque terminal avec un champ moyen qui représente l'état global des autres terminaux. Des stratégies de contrôle de puissance optimales du jeu à champ moyen sont étudiées. Une autre partie de la thèse a été consacrée à des problématiques d'apprentissage de points d'équilibre dans les réseaux distribués. En particulier, après avoir caractérisé les positions d'équilibre d'un jeu de positionnement de points d'accès, nous montrons comment des dynamiques de meilleures réponses et d'apprentissage permettent de converger vers un équilibre. Enfin, pour un jeu de contrôle de puissance, la convergence des dynamiques de meilleures réponses vers des points d'équilibre a été étudiée. Il est notamment proposé un algorithme d'adaptation de puissance convergeant vers un équilibre avec une faible connaissance du réseau.

L'interférence est un facteur de limitation de performance individuelle et globale dans les réseaux de communication sans fil. Dans ce travail, deux techniques classiques de gestion de l'interférence sont étudiées : le contrôle de puissance d'émission et l'égalisation du canal. Trois approches sont considérées pour Le contrôle de puissance décentralisé et opportuniste. La première est basée sur la théorie des jeux non-coopératifs statiques et les théories de fonctions itératives, d'où résulte la proposition d'une classe d'algorithmes. Dans la deuxième approche, nous proposons quelques algorithmes dérivés de formulations et de solutions traditionnelles de la commande H2 et de la commande mixte H2/H-infini. Finalement, nous appliquons la théorie des jeux dynamiques sur le problème, ce qui produit deux nouveaux algorithmes de contrôle de puissance. La deuxième partie de la thèse, où le problème d'intérêt est l'égalisation du canal, est divisée en deux thèmes. Dans le premier, nous développons une analyse de "pire cas" pour le retard d'égalisation par des concepts de la théorie des jeux non-coopératifs. Dans le deuxième thème, nous présentons deux approches pour la conjugaison des caractéristiques désirables des égaliseurs H2 et H-infini : une combinaison convexe des deux filtres et un schéma d'adaptation du niveau de robustesse du filtre H-infini.

Les réseaux de communication jouant un rôle de plus en plus important dans nos activités quotidiennes, l'interruption des services qu'ils fournissent, ou même une degradation significative de leur qualité, deviennent de moins en moins acceptables. La sécurisation des réseaux et le contrôle de qualité de service sont ainsi devenus des enjeux majeurs qui nécessitent de réelles avancées méthodologiques dans plusieurs domaines. Nos contributions en ce sens peuvent se répartir en deux volets : d'une part celui de l'évaluation de performance et d'autre part celui de l'optimisation de réseaux. Nos travaux en évaluation de performance sont basés sur la théorie des files d'attente et sur la théorie des jeux. Ils visent le développement de modèles stochastiques analytiques ou de simulation permettant le passage à l'échelle pour l'évaluation, en régimes stationnaire et transitoire, des principales métriques de performance au niveau paquet (délai, taux de perte et gigue), mais aussi au niveau flot (nombre de sessions actives, temps de téléchargement, etc.). Ils concernent également l'analyse pire cas de la performance des stratégies de routage décentralisées. Les travaux en optimisation sont quant à eux essentiellement consacrés au développement de méthodes pour la conception de réseaux (d'accès ou de backbone) résilients, leur dimensionnement et l'optimisation de leur routage (avec OSPF ou MPLS). Les problèmes abordés étant généralement des problèmes combinatoires difficiles, avec souvent des fonctions objectifs non-linéaires, les approaches heuristiques sont privilégiées. D'autres travaux sont consacrés à l'ordonnancement de tâches strictement périodiques dans les systèmes embarqués avioniques.