Dans cette thèse, nous présentons des avancements récents en Théorie des Champs Doubles (TCD) et Théories des Champs Exceptionnels (TCE). Ces théories ont la particularité d’être des reformulations de supergravité dans lesquelles les symétries de dualité sont explicites avant toute réduction dimensionnelle. Ces reformulations se basent sur la définition d’un espace-temps étendu qui géométrise le groupe de T-dualité en TCD et les groupes exceptionnels de U-dualité en TCE. Tous les champs de cet espace sont soumis à une contrainte de section qui restreint leur dépendance en coordonnées. Il existe plusieurs solutions à la contrainte de section, qui correspondent donc à des théories différentes. Dans ce sens, le formalisme des théories des champs étendues amène à une unification de ces théories. De plus, grâce à un outil spécifique aux théories des champs étendues, l’ansatz de Scherk-Schwarz généralisé, il est possible de réécrire les ansatz compliqué de type Kaluza-Klein en supergravité sous une forme élégante et compacte: un produit matriciel en dimensions supérieures. Ici, nous présentons plusieurs exemples de l’efficacité de l’ansatz de Scherk-Schwarz généralisé. En particulier, nous prouvons deux conjectures concernant les troncations cohérentes: la réduction dite “de Pauli” de la corde bosonique ainsi que la supergravité de type IIB sur AdS5 x S5. La dernière application de cet ansatz concerne la théorie de type IIB généralisée, apparue récemment dans l’étude des système intégrables, et son plongement dans la TCE E6(6). Enfin, nous présentons la complétion supersymétrique de la TCE E8(8) bosonique. / In this thesis, recent developments in Double Field Theory (DFT) and Exceptional Field Theory (EFT) are presented. They are reformulation of supergravity in which duality symmetries are made manifest before dimensional reduction. This is achieved through the definition of an extended spacetime that “geometrises” the T-duality group O(d,d) in DFT and exceptional U-duality groups in EFT. All functions on this extended space are subject to a covariant `section constraint', whose solutions then restrict the coordinates dependency of the fields. There exist different solutions to the section constraint that correspond to different theories. In this sense, different theories are unified within the formalism of extended field theories. Moreover, extended field theories possess a powerful tool to study compactifications: the generalised Scherk-Schwarz ansatz.Here, we present several examples of the effectiveness of the generalised Scherk-Schwarz ansatz. In particular, we proved two conjectures regarding consistent truncations: the so-called Pauli reduction of the bosonic string on group manifolds and type IIB supergravity on AdS5 x S5. Another application is presented on the embedding of generalised type IIB within the E6(6) EFT, which recently appeared in the study of integrable systems.Finally, we present the supersymmetric completion of the bosonic E8(8) EFT.

L’étude des vides avec flux est une étape primordiale afin de mieux comprendre la compactification en théorie des cordes ainsi que ses conséquences phénoménologiques. En présence de flux, l’espace interne ne peut plus être Calabi-Yau, mais admet tout de même une structure SU(3) qui devient un outil privilégié. Après une introduction aux notions géométriques nécessaires, cette thèse examine le rôle des flux dans la compactification supersymétrique sous différents angles. Nous considérons tout d’abord des troncations cohérentes de la supergravité IIA. Nous montrons alors que des condensats fermioniques peuvent aider à supporter des flux et générer une contribution positive à la constante cosmologique. Ces troncations admettent donc des vides de Sitter qu’il serait autrement très difficile d’obtenir, si ce n’est impossible. L’argument est tout d’abord employé avec des condensats de dilatini puis améliorer en suggérant un mécanisme pour générer des condensats de gravitini à partir d’instantons gravitationnels. Ensuite l’attention se tourne sur les branes et leur comportement sous T-dualité non abélienne. Nous calculons les configurations duales à certaines solutions avec D branes de la supergravité de type II, et examinons les flux ainsi que leurs charges afin d’identifier les branes après dualité. La solution supersymétrique avec brane D2 est étudiée plus en détails en vérifiant explicitement les équations sur les spineurs généralisés, puis en discutant de la possibilité d’une déformation massive. Le dernier chapitre fournit une construction systématique de structures SU(3) sur une large classe de variétés toriques compactes. Cette construction définit un fibré en sphère au-dessus d’une variété torique 2d quelconque, mais fonctionne tout aussi bien sur une base Kähler-Einstein / The study of flux vacua is a primordial step in the understanding of string compactifications and their phenomenological properties. In presence of flux the internal manifold ceases to be Calabi-Yau, but still admits an SU(3) structure which becomes thus the preferred framework. After introducing the relevant geometrical notions this thesis explores the role that fluxes play in supersymmetric compactification through several approaches. At first consistent truncations of type IIA supergravity are considered. It is shown that fermionic condensates can help support fluxes and generate a positive contribution to the cosmological constant. These truncations thus admit de Sitter vacua which are otherwise extremely difficult to get, if not impossible. The argument is initially performed with dilatini condensates and then improved by suggesting a mechanism to generate gravitini condensates from gravitational instantons. Then the focus shifts towards branes and their behavior under non abelian T-duality. The duals of several D-brane solutions of type II supergravity are computed and the branes are tracked down by investigating the fluxes and the charges they carry. The supersymmetric D2 brane is further studied by checking explicitly the generalized spinor equations and discussing the possibility of a massive deformation. The last chapter gives a systematic construction of SU(3) structures on a wide class of compact toric varieties. The construction defines a sphere bundle on an arbitrary two-dimensional toric variety but also works when the base is Kähler-Einstein

Le contenu de cette thèse explore la question de l’attribution de crédits à long terme dans l’apprentissage par renforcement du point de vue d’un biais inductif de parcimonie. Dans ce contexte, un agent parcimonieux cherche à comprendre son environnement en utilisant le moins de variables possible. Autrement dit, si l’agent est crédité ou blâmé pour un certain comportement, la parcimonie l’oblige à attribuer ce crédit (ou blâme) à seulement quelques variables latentes sélectionnées. Avant de proposer de nouvelles méthodes d’attribution parci- monieuse de crédits, nous présentons les travaux antérieurs relatifs à l’attribution de crédits à long terme en relation avec l’idée de sparsité. Ensuite, nous développons deux nouvelles idées pour l’attribution de crédits dans l’apprentissage par renforcement qui sont motivées par un raisonnement parcimonieux : une dans le cadre sans modèle et une pour l’apprentissage basé sur un modèle. Pour ce faire, nous nous appuyons sur divers concepts liés à la parcimonie issus de la causalité, de l’apprentissage supervisé et de la simulation, et nous les appliquons dans un cadre pour la prise de décision séquentielle. La première, appelée évaluation contrefactuelle de la politique, prend en compte les dévi- ations mineures de ce qui aurait pu être compte tenu de ce qui a été. En restreignant l’espace dans lequel l’agent peut raisonner sur les alternatives, l’évaluation contrefactuelle de la politique présente des propriétés de variance favorables à l’évaluation des politiques. L’évaluation contrefactuelle de la politique offre également une nouvelle perspective sur la rétrospection, généralisant les travaux antérieurs sur l’attribution de crédits a posteriori. La deuxième contribution de cette thèse est un algorithme augmenté d’attention latente pour l’apprentissage par renforcement basé sur un modèle : Latent Sparse Attentive Value Gra- dients (LSAVG). En intégrant pleinement l’attention dans la structure d’optimisation de la politique, nous montrons que LSAVG est capable de résoudre des tâches de mémoire active que son homologue sans modèle a été conçu pour traiter, sans recourir à des heuristiques ou à un biais de l’estimateur original. / The content of this thesis explores the question of long-term credit assignment in reinforce- ment learning from the perspective of a parsimony inductive bias. In this context, a parsi- monious agent looks to understand its environment through the least amount of variables possible. Alternatively, given some credit or blame for some behavior, parsimony forces the agent to assign this credit (or blame) to only a select few latent variables. Before propos- ing novel methods for parsimonious credit assignment, previous work relating to long-term credit assignment is introduced in relation to the idea of sparsity. Then, we develop two new ideas for credit assignment in reinforcement learning that are motivated by parsimo- nious reasoning: one in the model-free setting, and one for model-based learning. To do so, we build upon various parsimony-related concepts from causality, supervised learning, and simulation, and apply them to the Markov Decision Process framework. The first of which, called counterfactual policy evaluation, considers minor deviations of what could have been given what has been. By restricting the space in which the agent can reason about alternatives, counterfactual policy evaluation is shown to have favorable variance properties for policy evaluation. Counterfactual policy evaluation also offers a new perspective to hindsight, generalizing previous work in hindsight credit assignment. The second contribution of this thesis is a latent attention augmented algorithm for model-based reinforcement learning: Latent Sparse Attentive Value Gradients (LSAVG). By fully inte- grating attention into the structure for policy optimization, we show that LSAVG is able to solve active memory tasks that its model-free counterpart was designed to tackle, without resorting to heuristics or biasing the original estimator.