Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans ces travaux de thèse nous proposons de tirer parti de la théorie des ensembles flous afin d'améliorer les interactions entre les systèmes de bases de données et les utilisateurs. Les mécanismes coopératifs visent à aider les utilisateurs à mieux interagir avec les SGBD. Ces mécanismes doivent faire preuve de robustesse : ils doivent toujours pouvoir proposer des réponses à l'utilisateur. Empty set (0,00 sec) est un exemple typique de réponse qu'il serait désirable d'éradiquer. Le caractère informatif des explications de réponses est parfois plus important que les réponses elles-mêmes : ce peut être le cas avec les réponses vides et pléthoriques par exemple, d'où l'intérêt de mécanismes coopératifs robustes, capables à la fois de contribuer à l'explication ainsi qu'à l'amélioration des résultats. Par ailleurs, l'utilisation de termes de la langue naturelle pour décrire les données permet de garantir l'interprétabilité des explications fournies. Permettre à l'utilisateur d'utiliser des mots de son propre vocabulaire contribue à la personnalisation des explications et améliore l'interprétabilité. Nous proposons de nous intéresser aux explications dans le contexte des réponses coopératives sous trois angles : 1) dans le cas d'un ensemble pléthorique de résultats ; 2) dans le contexte des systèmes de recommandation ; 3) dans le cas d'une recherche à partir d'exemples. Ces axes définissent des approches coopératives où l'intérêt des explications est de permettre à l'utilisateur de comprendre comment sont calculés les résultats proposés dans un effort de transparence. Le caractère informatif des explications apporte une valeur ajoutée aux résultats bruts, et forme une réponse coopérative. / In this thesis, we are interested in how we can leverage fuzzy logic to improve the interactions between relational database systems and humans. Cooperative answering techniques aim to help users harness the potential of DBMSs. These techniques are expected to be robust and always provide answer to users. Empty set (0,00 sec) is a typical example of answer that one may wish to never obtain. The informative nature of explanations is higher than that of actual answers in several cases, e.g. empty answer sets and plethoric answer sets, hence the interest of robust cooperative answering techniques capable of both explaining and improving an answer set. Using terms from natural language to describe data --- with labels from fuzzy vocabularies --- contributes to the interpretability of explanations. Offering to define and refine vocabulary terms increases the personalization experience and improves the interpretability by using the user's own words. We propose to investigate the use of explanations in a cooperative answering setting using three research axes: 1) in the presence of a plethoric set of answers; 2) in the context of recommendations; 3) in the context of a query/answering problem. These axes define cooperative techniques where the interest of explanations is to enable users to understand how results are computed in an effort of transparency. The informativeness of the explanations brings an added value to the direct results, and that in itself represents a cooperative answer.

En sciences économiques, l'une des questions centrales concerne l'allocation des ressources rares et plus particulièrement leur répartition. La décision apparait ainsi au cœur des thématiques économiques, que ce soit en micro-économie ou en macro-économie. Dans un premier temps, nous revenons sur le fait que l’information, élément central de la prise de décision, est imparfaite. En utilisant la théorie des ensembles flous, qui a pour objet de capturer l’imprécision, nous construisons un nombre flou nommé nombre flou C-Shape qui permet de capter la sensibilité du preneur de décision. Nous étudions ensuite la théorie de la décision au travers de deux axes de recherche à savoir (1) la recherche opérationnelle couplée à la théorie des jeux et (2) l’aide à la décision. En premier lieu, Nous faisons une analogie entre la fonction distance et la fonction d’appartenance. Grâce à l’hypothèse de B-convexité et à la fonction C-Shape nous construisons des classes de jeux pour lesquels les joueurs peuvent être optimistes, pessimistes ou neutres, et pour lesquels l’existence d’équilibre de Nash est avérée. Enfin, concernant l’aide à la décision, nous utilisons la fonction C-Shape pour caractériser un nouveau type de critère nommé pseudo critère C-Shape qui permet de considérer les alternatives comme substituables. Ceci permet de prendre en compte, par exemple le contexte institutionnel dans lequel la prise de décision est prise. / Determining the allocation and the distribution of scarce resources is fundamental in economics. Thus, decision theory is the cornerstone of economic theory. In this thesis, we first provide a state of the art insisting on the fact that information, that is a central element of decision-making, is imperfect. Secondly, using fuzzy set theory, which aims to capture imprecision, we construct a fuzzy number, so-called C-Shape that captures the sensitivity of the decision-maker. Thirdly, we study decision theory through two key concepts of operation research: (1) game theory and (2) multi-criteria decision making. We provide an analogy between the gauge functions of convex sets and the membership functions arising in fuzzy set theory. Coupling a suitable notion of -convexity with the C-Shape function, we introduce a class of games for which the players can be optimistic, pessimistic or neutral. In addition the existence of Nash equilibrium is proved for such a class of games. Finally, concerning multi-criteria decision analysis, we use the C-Shape functions to characterize a new type of criteria called C-Shape pseudo-criterion, which makes possible to consider the alternatives as substitutable. This should be of interest to take into account, for example, the institutional context in which decision-making is taken.

Face à l'augmentation significative du taux de mortalité par cancer du sein chez les femmes ainsi que la croissance continue du nombre de mammographies réalisées chaque année, le diagnostic assisté par ordinateur devient de plus en plus impératif pour les experts. Dans notre travail de thèse, une attention particulière est accordée aux masses mammaires vu qu'elles représentent le signe de cancer du sein le plus couramment observé en mammographies. Néanmoins, ces images présentent un très faible contraste, ce qui fait que les frontières entre les tissus sains et les masses sont mal définies. C'est ainsi qu'il est difficile de pouvoir discerner avec précision ces masses et de leur définir un contour unique. En outre, la complexité et la grande variabilité des formes des masses mammaires rendent les tâches de diagnostic et de classification difficiles. Dans ce cadre, nous proposons un système d'aide au diagnostic dont le but est la segmentation de masses dans les régions d'intérêt et par la suite la classification de ces masses en deux catégories : bénignes et malignes. La première étape de segmentation est une étape assez délicate vu que les étapes postérieures à savoir la caractérisation et la classification y sont dépendantes. En effet, une mauvaise segmentation peut entrainer une mauvaise prise de décision. Un tel cas peut survenir en raison de l'incertitude et l'imprécision émanant de l'image mammographique. C'est pour cette raison que nous proposons une définition de contours flous permettant de prendre en compte ces types d'imperfections. Ces contours flous sont introduits dans l'énergie d'un contour actif pour modifier son mouvement et aboutir à une délimitation exacte des masses. Une fois les régions d'intérêt sont segmentées, nous présentons une méthode de classification de masses basée sur la théorie des possibilités qui permet de modéliser les ambigüités inhérentes aux connaissances exprimées par l'expert. En outre, cette méthode utilise essentiellement les descripteurs de forme pour caractériser les masses et décider de leur degré de gravité vu que la forme des masses constitue un bon indicateur de gravité.La validation et l'évaluation de ces deux méthodes sont réalisées en utilisant les régions d'intérêt contenant des masses extraites de la base MIAS. Les résultats obtenus sont très intéressants et les comparaisons effectuées ont mis en évidence leurs performances. / In view of the significant increase in breast cancer mortality rate among women as well as the continuous growth in number of mammograms performed each year, computer-aided diagnosis is becoming more and more imperative for experts. In our thesis work, special attention is given to breast masses as they represent the most common sign of breast cancer in mammograms. Nevertheless, mammographic images have very low contrast and breast masses possess ambiguous margins. Thus, it is difficult to distinguish them from the surrounding parenchymal. Moreover, the complexity and the large variability of breast mass shapes make diagnostic and classification challenging tasks.In this context, we propose a computer-aided diagnosis system which firstly segments masses in regions of interests and then classifies them as benign or malignant. Mass segmentation is a critical step in a computer-aided diagnosis system since it affects the performance of subsequent analysis steps namely feature analysis and classification. Indeed, poor segmentation may lead to poor decision making. Such a case may occur due to two types of imperfection: uncertainty and imprecision. Therefore, we propose to deal with these imperfections using fuzzy contours which are integrated in the energy of an active contour to get a fuzzy-energy based active contour model that is used for final delineation of mass.After mass segmentation, a classification method is proposed. This method is based on possibility theory which allows modeling the ambiguities inherent to the knowledge expressed by the expert. Moreover, since shape and margin characteristics are very important for differentiating between benign and malignant masses, the proposed method is essentially based on shape descriptors.The evaluation of the proposed methods was carried out using the regions of interest containing masses extracted from the MIAS base. The obtained results are very interesting and the comparisons made have demonstrated their performances.

Cette thèse porte sur la définition d'une approche flexible pour interroger des graphes RDF à la fois classiques et flous. Cette approche, basée sur la théorie des ensembles flous, permet d'étendre SPARQL qui est le langage de requête standardisé W3C pour RDF, de manière à pouvoir exprimer i) des préférences utilisateur floues sur les données (par exemple, l'année de publication d'un album est récente) et sur la structure du graphe (par exemple, le chemin entre deux amis doit être court) et ii) des préférences utilisateur plus complexes, prenant la forme de propositions quantifiées floues (par exemple, la plupart des albums qui sont recommandés par un artiste, sont très bien notés et ont été créés par un jeune ami de cet artiste). Nous avons effectué des expérimentations afin d'étudier les performances de cette approche. L'objectif principal de ces expérimentations était de montrer que le coût supplémentaire dû à l'introduction du flou reste limité/acceptable. Nous avons également étudié, dans un cadre plus général, celui de bases de données graphe, la question de l'intégration du même type de propositions quantifiées floues dans une extension floue de Cypher qui est un langage déclaratif pour l'interrogation des bases de données graphe classiques. Les résultats expérimentaux obtenus montrent que le coût supplémentaire induit par la présence de conditions quantifiées floues dans les requêtes reste également très limité dans ce cas. / This thesis concerns the definition of a flexible approach for querying both crisp and fuzzy RDF graphs. This approach, based on the theory of fuzzy sets, makes it possible to extend SPARQL which is the W3C-standardised query language for RDF, so as to be able to express i) fuzzy user preferences on data (e.g., the release year of an album is recent) and on the structure of the data graph (e.g., the path between two friends is required to be short) and ii) more complex user preferences, namely, fuzzy quantified statements (e.g., most of the albums that are recommended by an artist, are highly rated and have been created by a young friend of this artist). We performed some experiments in order to study the performances of this approach. The main objective of these experiments was to show that the extra cost due to the introduction of fuzziness remains limited/acceptable. We also investigated, in a more general framework, namely graph databases, the issue of integrating the same type of fuzzy quantified statements in a fuzzy extension of Cypher which is a declarative language for querying (crisp) graph databases. Some experimental results are reported and show that the extra cost induced by the fuzzy quantified nature of the queries also remains very limited.

Le travail de recherche présenté dans cette thèse s’inscrit dans la continuité des travaux de l’aide à la décision multi-critère de groupe (décideurs), particulièrement dans le champ de sélection de la localisation des centres de distribution. Dans un environnement certain, si la décision de sélection de la localisation des centres de distribution a donné lieu à plusieurs travaux de recherche, elle n’a jamais été l’objet, à notre connaissance, d’une décision prise par plusieurs décideurs. À cet égard, le premier objectif de cette thèse est de proposer une méthode d’aide à la décision multi-attribut et multi-acteur (MAADM) pour résoudre le problème posé. Pour se faire, nous avons adapté et étendu la méthode ELECTRE I. Dans un environnement incertain, au vu de l’incertitude inhérente et l’imprécision du processus décisionnel humain ainsi que les comportements futurs du marché et des entreprises, le deuxième objectif de cette thèse est de développer une méthode floue d’aide à la décision multi-attribut et multi-acteur (FMAADM) pour traiter le problème en question. Pour cela, nous avons couplé la méthode MAADM avec la théorie des ensembles flous. Pour la validation des deux contributions, nous avons conçu un système d’aide à la décision (S-DSS) pour implémenter les algorithmes de la méthode MAADM et la méthode FMAADM. Sur la base du S-DSS, deux études expérimentales ont été menées. Nous avons, aussi, appliqué une analyse de sensibilité pour vérifier la sensibilité de la solution retenue vis-à-vis aux variations de poids des critères d’évaluation. Les résultats obtenus prouvent que les deux méthodes proposées répondent à l’objectif recherché et ainsi retenues pour la sélection de la meilleure localisation dans un contexte certain/incertain de multi-attribut et multi-acteur. / The research work presented in this thesis is part of the works’ continuity on multi-criteria group (decision-makers) decision-making, particularly in the field of the distribution centers’ location selection. Under certain environment, although the decision to select the location of the distribution centers has given rise in several research works, it has never been the object, to our knowledge, of a decision taken by several decision makers. In this regard, the first objective of this thesis is to develop a multi-attribute and multi-actor decision-making method (MAADM) to resolve the posed problem. For this purpose, we have adapted and extended the ELECTRE I method. Under uncertain environment, In view of the inherent uncertainty and inaccuracy of human decision-making, the future behavior of the market and companies, the second objective of this thesis is to propose a fuzzy multi-attribute and multi-actor decision-making method (FMAADM) to treat the problem in question. To this end, we have coupled the MAADM method with the fuzzy set theory. To validate the two contributions, we designed a decision support system (S-DSS) to implement the MAADM method and the FMAADM method. Based on the S-DSS, two experimental studies were conducted. We also applied a sensitivity analysis to verify the sensitivity of the solution retained vis-a-vis to weights’ variations of evaluation criteria. The obtained results prove that the MAADM method and the FMAADM method meet the desired objective and thus retained for the selection of the best location under certain/uncertain context of multi-attribute and multi-actor.

Les phénomènes naturels gravitaires rapides tels que les avalanches ou les crues torrentielles menacent les biens et les personnes en montagne mais restent mal connus. Dans un contexte de connaissance partielle des phénomènes, l'expertise contribue, par des approches pluridisciplinaires à la fois qualitatives et quantitatives, à identifier les phénomènes, analyser les risques et proposer des mesures structurelles et/ou non-structurelles pour la réduction des risques. Les jugements d'experts dépendent de la qualité des informations disponibles. En fin de compte, les scénarios de phénomènes et les décisions peuvent ainsi reposer sur des informations incertaines et contradictoires sans pouvoir vraiment identifier la part du vrai, de l'imprécis, du contradictoire ou simplement de l'inconnu dans les hypothèses ayant conduit au résultat. Ce travail analyse les relations entre l'information, ses imperfections et la décision. Il vise d'une part l'amélioration de la traçabilité, de l'explicitation et de la qualité des composants du processus d'expertise et, d'autre part, la fourniture et l'analyse des outils d'aide multicritères à la décision capables de considérer l'information imparfaite (incertaine, imprécise) provenant de sources de fiabilité variable et potentiellement conflictuelles. Dans un premier temps, l'analyse porte sur des méthodes empiriques d'aide multicritères à la décision d'évaluation des composantes du risque. Une méthodologie est proposée pour traduire des modèles existants sous forme hiérarchique puis transformer des modèles hiérarchiques quelconques dans d'autres modèles du même type tout en conservant les mêmes résultats globaux. Cette reconfiguration exhibe des vues différentes des préférences entre critères liées par exemple à l'importance et au rˆole de scénarios basés sur une aggravation de critères dans la décision. Dans un second temps, la méthodologie ER-MCDA associe la fusion d'information et l'aide multicritères à la décision. L'aide multicritères hiérarchique à la décision (AHP) permet de formuler conceptuellement le problème de décision et d'expliciter les préférences entre les critères. Les théories des ensembles flous et des possibilités sont utilisées pour transformer des critères quantitatifs et qualitatifs dans un cadre de discernement commun de décision associé à la théorie des fonctions de croyance via d'une part, la théorie de Dempster-Shafer (DST) et, d'autre part, la théorie de Dezert-Smarandache (DSmT). Finalement, l'aide multicritères à la décision peut être vue comme une alternative pour l'évaluation des composantes du risque. Elle permet non seulement d'améliorer la qualité globale de l'expertise et du processus de décision mais aussi de créer un nouvel espace d'interaction entre l'expertise et les décideurs publics. Au-delà d'un strict intérêt technique, ces méthodes sont des soutiens aussi inattendus que pertinents dans le cadre d'approches intégrées de la gestion du risque.