L'expérience utilisateur (UX) est aujourd’hui acceptée comme un facteur de qualité important pour le succès des systèmes informatiques ou des logiciels. Elle dépend de dimensions comme l'émotion, l'esthétique, le plaisir ou la confiance. Parmi ces dimensions, l'importance de la facilité d'utilisation et de l’esthétique est reconnue. Ces deux aspects doivent donc être considérés lors de la conception d’interfaces utilisateur.Cela soulève la question de comment les concepteurs peuvent vérifier UX à l’exécution et l’améliorer si nécessaire. Pour obtenir une bonne qualité d’interface utilisateur en tout contexte d’usage (c.-à-d. utilisateur, plate-forme et environnement), la plasticité propose d’adapter l’interface utilisateur au contexte tout en préservant l’utilisabilité. De manière similaire, notre objectif est de préserver ou d’améliorer UX à l’exécution, en proposant des adaptations des interfaces utilisateur aux émotions des utilisateurs. Les adaptations peuvent concerner l’esthétique ou l’utilisabilité.Ainsi la question de recherche abordée dans ce doctorat est comment conduire l’adaptation des interfaces utilisateur avec un modèle de l’utilisateur basé sur les émotions et les caractéristiques de l’utilisateur (âge et sexe).Notre approche vise à personnaliser les interfaces utilisateurs avec les émotions de l’utilisateur au moment de l’exécution. Une architecture, Perso2U, a été conçue pour adapter les ’interfaces en fonction de leurs émotions et de leurs âge et sexe. Le Perso2U comprend trois composantes principales : (1) un moteur d’inférence, (2) un moteur d’adaptation et (3) le système interactif. Premièrement, le moteur d’inférence reconnaît la situation de l’utilisateur et en particulier ses émotions (joie, colère, dégoût, tristesse, surprise, peur, mépris) qui sont dans le modèle d’émotion Ekman plus l’émotion neutre. Deuxièmement, après l’inférence sur les émotions, la structure d’interface la mieux adaptée est sélectionnée et l’ensemble des paramètres de l’interface utilisateur (audio, taille de la police, Widgets, disposition de l’interface utilisateur, etc.) est calculé en fonction de ces émotions détectées. Troisièmement, ce calcul d’une structure d’interface utilisateur et de paramètres appropriés permet à l’interface utilisateur d’exécuter des changements à l’exécution visant à fournir une meilleure interface utilisateur. Puisque la reconnaissance des émotions est exécutée cycliquement, alors il est possible d’adapter les interfaces utilisateur à l’exécution.Puisque cette approche repose sur des outils de reconnaissance des émotions, nous avons mené une expérience pour étudier la similitude de la détection des émotions des visages à partir d’ouitls existants afin de comprendre si cette détection est indépendante de l’outil de reconnaissance des émotions ou non. Les résultats ont confirmé que les émotions détectées par les outils fournissent des valeurs émotionnelles similaires.Comme l’UX dépend de facteurs de qualité de l’interaction utilisateur comme l’esthétique et la facilité d'utilisation, et de caractéristiques individuelles telles que l’âge et le sexe, nous avons effectué une deuxième analyse expérimentale. Elle tend à montrer que : (1) les facteurs de qualité de l’interface utilisateur (esthétique et/ou utilisabilité) influencent les émotions de l’utilisateur en fonction de l’âge et du sexe, (2) le niveau (élevé et/ou faible) des facteurs de qualité de l’interface utilisateur semblent avoir une incidence différente sur les émotions selon l’âge et le sexe. À partir de ces résultats, nous définissons des seuils en fonction de l’âge et du sexe qui permettent au moteur d’inférence de détecter les problèmes d’utilisabilité et/ou d’esthétique. / User interfaces adaptation by using emotions.Perso2U, an approach to personalize user interfaces with user emotions.User experience (UX) is nowadays recognized as an important quality factor to make systems or software successful in terms of user take-up and frequency of usage. UX depends on dimensions like emotion, aesthetics or visual appearance, identification, stimulation, meaning/value or even fun, enjoyment, pleasure, or flow. Among these dimensions, the importance of usability and aesthetics is recognized. So, both of them need to be considered while designing user interfaces (UI).It raises the question how designers can check UX at runtime and improve it if necessary. To achieve a good UI quality in any context of use (i.e. user, platform and environment), plasticity proposes to adapt UI to the context while preserving user-centered properties. In a similar way, our goal is to preserve or improve UX at runtime, by proposing UI adaptations. Adaptations can concern aesthetics or usability. They can be triggered by the detection of specific emotion, that can express a problem with the UI.So the research question addressed in this PhD is how to drive UI adaptation with a model of the user based on emotions and user characteristics (age & gender) to check or improve UX if necessary.Our approach aims to personalize user interfaces with user emotions at run-time. An architecture, Perso2U, has been designed to adapt the UI according to emotions and user characteristics (age and gender). Perso2U includes three main components: (1) Inferring Engine, (2) Adaptation Engine and (3) Interactive System. First, the inferring engine recognizes the user’s situation and in particular him/her emotions (happiness, anger, disgust, sadness, surprise, fear, contempt) plus neutral which are into Ekman emotion model. Second, after emotion recognition, the best suitable UI structure is chosen and the set of UI parameters (audio, Font-size, Widgets, UI layout, etc.) is computed based on such detected emotions. Third, this computation of a suitable UI structure and parameters allows the UI to execute run-time changes aiming to provide a better UI. Since the emotion recognition is performed cyclically then it allows UI adaptation at run-time.To go further into the inferring engine examination, we run two experiments about the (1) genericity of the inferring engine and (2) UI influence on detected emotions regarding age and gender.Since this approach relies on emotion recognition tools, we run an experiment to study the similarity of detecting emotions from faces to understand whether this detection is independent from the emotion recognition tool or not. The results confirmed that the emotions detected by the tools provide similar emotion values with a high emotion detection similarity.As UX depends on user interaction quality factors like aesthetics and usability, and on individual characteristics such as age and gender, we run a second experimental analysis. It tends to show that: (1) UI quality factors (aesthetics and/or usability) influences user emotions differently based on age and gender, (2) the level (high and/or low) of UI quality factors seem to impact emotions differently based on age and gender. From these results, we define thresholds based on age and gender that allow the inferring engine to detect usability and/or aesthetics problems.

The operations of either residential housing or commercial buildings are energy intensive, estimated to occupy around 40% of all energy consumed worldwide by the year 2030 (by GeSI, SMARTer2030). ICT-enabled smart home or building solutions are expected to contribute to sustainability gain in term of improving energy and resource efficiency. These technologies not only enable buildings to be automated and centrally controlled but also help to provide a healthier and more comfortable living or working environment. While studies in smart home system show good results in reducing the energy consumption of a building by automating tasks to tear down unused appliances, most of the applications are limited implemented based on fixed schedule reassembling user behavior or routines, which is one of the major obstacles for home automation systems (HAS) to be widely acquired. As a solution for this matter, this study aims at exploring actual contexts of user for HAS to adapt in a more meaningful way so that not only the goal of reduced energy consumption is improved, but the user comfort is also taken care of in the best way. Using available studies on the expected reaction in HAS (in this work we focus on German Use case), a rule-based dictionary will be defined as a set of meaningful adaptions which can later be implemented on top of a home automation platform. Then, the study will present the assessment of this model in comparison with available studies to prove an improvement for energy efficiency.

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Notre objectif, tout au long de ce manuscrit, est de proposer une méthodologie d'analyse, de conception et d'évaluation d'applications dédiées à la recherche d'information orientée métier. Le premier chapitre commence par un état de l'art sur la modélisation de la recherche d'information. Dans un second temps, il traite la notion d'interaction homme machine présente au sein de systèmes de recherche d'information. Ce chapitre permet de souligner que le contexte métier n'est pas pris en compte dans la modélisation de la recherche d'information via un système informatisé. Le deuxième chapitre propose une méthodologie d'analyse, de conception et d'évaluation d'Applications dédiées à la Recherche d'information Orientée Métier (AROM). Il traite également de l'intégration du contexte métier via la notion d'ontologie au sein d'un système dédié. Enfin, une confrontation avec un système existant est réalisée dans le but de valider la méthodologie en termes d'évaluation. Le troisième chapitre permet de valider la méthodologie AROM dans la conception d'applications via deux cas d'étude industriels. Nous montrons comment le premier cas d'étude nous a permis d'avoir une réflexion sur le développement de la méthodologie. Grâce à la méthodologie AROM, le second cas d'étude propose une interface innovante en termes de recherche d'information orientée métier. / Our goal is to develop a methodology to analyse, to implement and to evaluate user-trade oriented information retrieval applications.The first chapter begins with a state of the art about information retrieval models. It presents human computer interaction of informatiion retrieval systems. It helps to understand that user trade context has to be dealt of in information retrieval model and especially during the design of dedicated applications.The second chapter is the core of our methodology to analyse, to implement and to evaluate user-trade oriented information retrieval applications. This methodology is called AROM. The chapter explains how to take into account user trade context by integrating an ontology in the dedicated system. The AROM methodoly is compared with an existing system in order to its validation.The third chapter validates the AROM methodology during the design of two industrial case studies. The first case study has been designed during the first steps of the design of the AROM methodology. It helped us understand which concepts were necessary to our methodology. Thanks to our methodology, the second case study has an innovative interface through a user trade oriented information retrieval tool.

Les travaux présentés dans cette thèse rentrent dans le cadre de la Recherche d'Information (RI) et s'intéressent à une des questions de recherche actuellement en vogue dans ce domaine: la prise en compte du contexte de l'utilisateur pendant sa quête de l'information pertinente. Nous proposons une approche originale de reformulation automatique de requêtes basée sur le profil utilisateur et sa tâche actuelle. Plus précisément, notre approche tient compte deux éléments du contexte, les centres d'intérêts de l'utilisateur (son profil) et la tâche qu'il réalise, pour suggérer des requêtes appropriées à son contexte. Nous proposons, en particulier, toute une démarche originale permettant de bien interpréter et réécrire la requête initiale en fonction des activités réalisées dans la tâche courante de l'utilisateur.Nous considérons qu'une tâche est jalonnée par des activités, nous proposons alors d'interpréter le besoin de l'utilisateur, représenté initialement par la requête, selon ses activités actuelles dans la tâche (et son profil) et de suggérer des reformulations de requêtes appropriées à ces activités.Une implémentation de cette approche est faite, et elle est suivie d’une étude expérimentale. Nous proposons également une procédure d'évaluation qui tient compte l'évaluation des termes d'expansion, et l'évaluation des résultats retournés en utilisant les requêtes reformulées, appelés SRQ State Reformulated Query. Donc, trois facteurs d’évaluation sont proposés sur lesquels nous nous appuierons pour l'analyse et l'évaluation des résultats. L’objective est de quantifier l'amélioration apportée par notre système dans certains contextes par rapport aux autres systèmes. Nous prouvons que notre approche qui prend en compte la tâche actuelle de l'utilisateur est effectivement plus performante que les approches basées, soit uniquement sur la requête initiale, ou encore celle basée sur la requête reformulée en considérant uniquement le profil de l'utilisateur. / Access to relevant information adapted to the needs and the context of the user is areal challenge in Web Search, owing to the increases of heterogeneous resources andthe varied data on the web. There are always certain needs behind the user query,these queries are often ambiguous and shortened, and thus we need to handle thesequeries intelligently to satisfy the user’s needs. For improving user query processing,we present a context-based hybrid method for query expansion that automaticallygenerates new reformulated queries in order to guide the information retrieval systemto provide context-based personalized results depending on the user profile andhis/her context. Here, we consider the user context as the actual state of the task thatthe user is undertaking when the information retrieval process takes place. Thus StateReformulated Queries (SRQ) are generated according to the task states and the userprofile which is constructed by considering related concepts from existing concepts ina domain ontology. Using a task model, we will show that it is possible to determinethe user’s current task automatically. We present an experimental study in order toquantify the improvement provided by our system compared to the direct querying ofa search engine without reformulation, or compared to the personalized reformulationbased on a user profile only. The Preliminary results have proved the relevance of ourapproach in certain contexts.

Σήμερα, βρισκόμαστε ήδη στο στάδιο μετάβασης από τις παραδοσιακές επιτραπέζιες υπολογιστικές τεχνολογίες στα διάχυτα (ubiquitous) υπολογιστικά περιβάλλοντα που θα μας υποστηρίζουν σχεδόν σε κάθε καθημερινή μας λειτουργία ή δραστηριότητα. Παράλληλα, υπάρχει μία αυξανόμενη τάση για τοποθέτηση του χρήστη στο κέντρο των υπηρεσιών. Αυτό σημαίνει ότι οι υπηρεσίες θα προσαρμόζονται με βάση το στενό και ευρύτερο περιβάλλον διαβίωσης (context), τις ανάγκες και τις προτιμήσεις των χρηστών. Δύο από τις βασικότερες έννοιες στις οποίες βασίζεται η προσφορά διάχυτων εξατομικευμένων υπηρεσιών είναι η γνώση πλαισίου (context awareness) και η μοντελοποίηση χρηστών (user modeling). Η έλευση του διάχυτου υπολογισμού και η χρησιμοποίηση της διάχυτης μοντελοποίησης χρηστών (ubiquitous user modeling) έχει δημιουργήσει νέες προσδοκίες και προκλήσεις για την παροχή εξατομικευμένων υπηρεσιών σε πολλούς τομείς εφαρμογών μεταξύ των οποίων είναι και ο τομέας της υγείας. Η ιατρική αντιμετώπιση αλλάζει πλέον κατεύθυνση και γίνεται προστατευτική, προληπτική και εύκολα προσεγγίσιμη (π.χ. στη δουλειά, στο σπίτι, κλπ.), συνοδευόμενη από συνεχή και εμμένουσα παροχή υψηλής ποιότητας εξατομικευμένης ιατρικής συμβουλής και υποστήριξης. Οι σύγχρονες ιατρικές υπηρεσίες αναμένονται να είναι διαθέσιμες κάθε στιγμή, 7 ημέρες την εβδομάδα και να παρέχονται με έναν εξατομικευμένο τρόπο ώστε να απευθύνονται στις ιδιαίτερες ανάγκες και απαιτήσεις κάθε ατόμου. Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται μία μεθοδολογία παροχής διάχυτων υπηρεσιών σε εξελιγμένα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα που συνδυάζει τη γνώση πλαισίου, τη μοντελοποίηση χρηστών και τα κοινωνικά δίκτυα (social networks). Η μεθοδολογία αυτή εφαρμόστηκε στον ιατρικό χώρο και ειδικότερα στις διαταραχές άγχους. Πιο συγκεκριμένα, στη διατριβή καθορίστηκαν πλήρως οι παράμετροι πλαισίου που σχετίζονται άμεσα με τις διαταραχές άγχους και προτάθηκε ένα μοντέλο πλαισίου που βασίζεται σε οντολογίες. Επίσης, μελετήθηκε η δομή και οι τεχνικές κατασκευής και ανανέωσης των μοντέλων χρηστών, ενώ μελετήθηκε η χρήση των κοινωνικών δικτύων για την παροχή ιατρικής φροντίδας και οι ρόλοι των μελών τους στις διαταραχές άγχους. Τέλος, προτάθηκε η αρχιτεκτονική ενός συστήματος γνώσης πλαισίου που ενσωματώνει τις ανωτέρω τεχνολογίες, τμήμα του οποίου αναπτύχθηκε, υλοποιήθηκε και αξιολογήθηκε από επαγγελματίες ιατρούς. Κατά την εφαρμογή της παραπάνω μεθοδολογίας στις διαταραχές άγχους αναπτύχθηκε η εφαρμογή PerMed που αποτελεί ένα εργαλείο αρχειοθέτησης και επεξεργασίας των προσωπικών πληροφοριών των ασθενών και τέσσερις υπηρεσίες που στοχεύουν στην υποστήριξη της θεραπείας των διαταραχών άγχους. Οι τρεις εστιάζουν στην ανακάλυψη πιθανών συσχετίσεων στα δεδομένα πλαισίου, ενώ η τέταρτη στοχεύει στην πρόβλεψη του άγχους που θα παρουσιάσει ένας ασθενής σε ένα δεδομένο πλαίσιο. Τα σχόλια που λάβαμε από επαγγελματίες ψυχιάτρους είναι αρκετά ενθαρρυντικά και ευελπιστούμε ότι η προτεινόμενη προσέγγιση θα αποτελέσει ένα ισχυρό εργαλείο υποστήριξης της θεραπείας των διαταραχών άγχους. / Today, we are already on the transition from the traditional desktop-based computing technologies towards ubiquitous computing environments that will enfold us in almost all our daily situations and activities. Simultaneously, there exists an increased tendency of putting the user into the center of service delivery. This means that the services in the ubiquitous environments should be adapted to the context, the needs and the preferences of users. Two of the key-concepts, based on which the delivery of ubiquitous personalized services is realized, are context-awareness and user modeling. The emergence of ubiquitous computing and ubiquitous user modeling has created new expectations and challenges for the delivery of personalized services in a considerable amount of application domains, among which is the healthcare domain. Healthcare provision changes direction becoming protective, proactive and more reachable (e.g. at home or at work), accompanied by continuous and persistent provision of personalized high-quality health advice and assistance. Modern healthcare services are expected to be available around the clock, seven days a week and delivered in a personalized manner addressing the specific needs and preferences of each individual. The present dissertation presents a methodology of providing ubiquitous services at advanced telecommunication networks, which combines context-awareness, user modeling and social networks. This methodology was implemented in the healthcare domain and more specifically in anxiety disorders. In particular, in this dissertation, the contextual aspects that are directly associated with anxiety disorders were defined and an ontology-based context model was proposed. In addition, the user models’ structure was determined and the techniques for the processing of their content were developed. Furthermore, the use of social networks in anxiety disorders and the role of their members were studied. Finally, the architecture of a context-aware system that integrates all the above technologies was proposed, a part of which was developed, implemented and evaluated by professional psychiatrists. During the implementation of the proposed methodology in anxiety disorders, the PerMed application that provides medical experts with a tool for archiving and processing the patient’s personal data and four treatment supportive services were developed. The three of them focus on the discovery of possible associations between the patient’s contextual data and the last service aims at predicting the stress level a patient might suffer from, in a given context. The feedback received from expertized psychiatrists was very encouraging and we hope that the proposed approach will constitute a powerful treatment supportive tool for anxiety disorders.