Ce mémoire s'inscrit dans un axe stratégique du groupement des Ecoles des Mines : GEMBIO. Dans ce contexte, plusieurs collaborations ont été initiées, notamment avec des chercheurs de l'Institut Pasteur de Paris, de l'Inserm/Hôpitaux de Paris, et du CEA dans le cadre du programme ToxNuc-e. De ces échanges, est née notre problématique. Plus d'un millier de bases de données biologiques sont disponibles en ligne. Leur exploitation et le croisement de leurs contenus entraînent souvent ce constat des chercheurs biologistes : « J'ai souvent une vingtaine de fenêtres ouvertes sur mon écran : je m'y perds ». Souvent l'analyse et le croisement des données est fait par simple copier-coller dans un tableur. Si l'intégration de données à apporté des solutions ponctuelles à des problèmes particuliers, elle ne propose pas pour autant une réponse concrète à la multiplicité des fenêtres pour l'utilisateur, à la surcharge d'information, et à la difficulté de croiser l'information provenant de plusieurs sources hétérogènes. Nous proposons un environnement de cartographie des connaissances biologiques qui facilite l'intégration et la visualisation des données biologiques. Basé sur un métamodèle simple de graphe, I²DEE (Integrated and Interactive Data Exploration Environment) se veut souple et extensible afin de répondre aux besoins des différentes approches existantes de l'intégration. Il permet un accès homogène aux principales ressources biologiques et son adaptabilité offre des réponses visuelles personnalisées à des tâches spécifiques. Après une analyse des besoins des chercheurs biologistes et l'identification des problématiques de traitement de l'information sous-jacentes, un état de l'art de l'intégration de données hétérogènes est présenté. L'approche proposée reprend les principes existants en architecture des IHM et en cartographie géographique. L'environnement I2DEE est alors présenté à partir de son architecture et son métamodèle. Deux modules de l'environnement sont détaillés : l'entrepôt de données biologiques et la boîte à outils graphique permettant de construire rapidement des applications adaptées. Des résultats ont été obtenus dans deux contextes applicatifs distincts : l'ingénierie terminologique et ontologique, et l'analyse de données d'expression de gènes issues de puces à ADN. Ils sont discutés et analysés en regard des objectifs initialement fixés.

Le but de la visualisation d'information est d'exploiter les caractéristiques des systèmes visuel et moteur humain pour faciliter la manipulation et l'interprétation de données informatiques variées. Nos travaux s'inscrivent dans ce contexte et ont pour objectif principal la construction automatique de vues d'ensemble interactive à partir de grandes collections de données brutes. Ils s'articulent autour de trois axes: (1) modélisation multi-échelle et algorithmes de pré-traitement, (2) visualisation et interaction, et (3) nouveaux dispositifs. <br /><br />En ce qui concerne le premier axe, il s'agit de permettre de traiter les données brutes pour qu'elles soient exploitables par les algorithmes de construction automatique de vue d'ensemble. Notre approche s'appuie sur des techniques de classification automatique, la modélisation multi-échelle de graphes et des techniques de filtrage. Les résultats de ce premier axe de travaux permettent ensuite de mettre en œuvre des techniques de visualisation et l'interaction. Dans ce domaine, nous proposons des algorithmes permettant de produire automatiquement une représentation graphique interactive structurée à partir des données pré-traitées. L'interaction repose sur l'exploitation de zoom infini et de filtrage dynamique. Enfin, en matière de nouveaux dispositifs, nous nous appuyons sur l'avènement de supports d'affichage de grande taille et d'affichages distribués pour proposer des modèles d'interaction innovants.

Les piles à combustible sont une technologie prometteuse pour la génération d'énergie écologique dans diverses applications. Les piles à combustibles dans les applications de transport ont besoin de systèmes de refroidissement qui soient à la fois compacts, durables, non-conducteurs des électrons et qui travaillent à basse température. On choisit le pentane en<br />ébullition en débit forcé comme étant la méthode la plus prometteuse. Les écoulements sont en minicanal de 0.8 × 0.8 mm en laminaire et à faible flux thermique. Pour étudier les instabilités, on a fait varier la compressibilité du système en amont de l'évaporateur. Les écoulements ont été visualisés de manière directe en radiographie neutronique à l'ILL avec un petit canal non-isolé puis avec un autre canal plus massif dans des conditions thermiques<br />isolées. La visualisation neutronique montre deux régimes métastables : surchauffe liquide et ébullition. Les instabilités fortes de température des deux régimes sont corrélées avec le régime d'écoulement observé dans la visualisation. La boucle finale, ILULIAQ, a été conçue pour des tests en monocanal et en plaque. Les fuites thermiques ont été soigneusement<br />réduites et l'incertitude sur le flux total est moins de 0.1 W comparé au nominal de 1.9W de puissance utile au nominal. Les résultats montrent une surchauffe liquide, suivie d'ébullition stationnaire. Les éventuelles instabilités sont faibles et ne sont pas corrélées à la compressibilité en amont. La perte de pression et le coefficient de transfert de chaleur étaient suffisant pour le refroidissement d'une pile. L'ensemble des études menées montre que le refroidissement en pentane diphasique pourrait être adapté aux besoins spécifiques des piles à combustibles et donc de résoudre les problèmes actuels de refroidissement.

Thèse doctorat : Informatique : Strasbourg 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 16 p.

The main problem that is addressed in this thesis is how to represent complex three-dimensional objects in GIS in order to render a more realistic representation of the real world. The goal is to present an approach for representing complex 3D objects in GIS. This is achieved by using commercial GIS (ArcGIS), applied to 3D properties. In order to get a clear overview of the state-of-the-art of 3D GIS and the current 3D cadastral situation a literature study was carried out. Based on this overview it can be concluded that 3D GIS still is in its initial phase. Current 3D GIS developments are mainly in the area of visualisation and animation, and almost nothing in the area of spatial analysis and attribute handling. Furthermore, the literature study reveals that no complete solution has been introduced that solves the problems involved in 3D cadastral registration. In several countries (e.g. Sweden, Denmark, Norway, Netherlands, Israel, and Australia) 3D properties exists in a juridical framework, but technical issues such as how to represent, store, and visualize 3D properties has not yet been solved. Some countries (Sweden, Norway, and Australia) visualize the footprints of 3D property units in a base map. This approach partly solves some technical issues, but can only represent 3D objects in a 2.5D environment. Therefore, research in how to represent complex objects in GIS as ‘true’ 3D objects is of great need. This thesis will emphasize MultiPatch as a geographic representation method to represent complex 3D objects in GIS. A case study will demonstrate that complex objects can be visualized and analysed in a commercial GIS, in this case ArcGIS. Most commercial GIS software available on the market applies a 2.5D approach to represent 3D objects. The 2.5D approach has limitations for representing complex objects. There is therefore a need of finding new approaches to represent complex objects within GIS. The result shows that MultiPatch is not an answer to all the problems within 3D GIS but a solution to some of the problems. It still requires a lot of research in the field of 3D GIS, especially in development of spatial analysis capabilities. / Det huvudsakliga problemet i denna uppsats är hur komplexa tre-dimensionella objekt kan representeras i GIS för att återge verkligheten mer realistiskt. Målet är att presentera ett tillvägagångssätt för att representera komplexa 3D-objekt i GIS. Detta har uppnåtts genom att använda ett kommersiellt GIS tillämpat på 3D-fastigheter. En litteraturstudie har genomförts för att erhålla en klar översikt över det senaste inom 3D-GIS och över den aktuella situationen inom 3D-fastigheter. Grundat på översikten kan slutsatsen dras att 3D-GIS bara är i sin begynnelsefas. Den aktuella utvecklingen inom 3D-GIS har huvudsakligen fokuserat på visualisering och animering och nästan ingenting inom rumsliga analysmetoder och hantering av attribut. Litteraturstudien visar också att ingen fullständig lösning för de problem som finns inom 3D-fastighetsregistrering har introducerats. I flera länder, t.ex. Sverige, Danmark, Norge, Nederländerna, Israel och Australien, existerar 3D-fastigheter idag i juridiska termer, men de tekniska problemen som t.ex. hur 3D-fastigheter ska representeras, lagras och visualiseras har inte ännu lösts. Vissa länder (Sverige, Norge och Australien) visualiserar idag en projektion av 3D-fastigheterna på en fastighetskarta. Den här metoden löser endast några av de tekniska problemen och kan endast representera 3D-objekt i en 2,5D-miljö. Därför är forskning inom hur komplexa objekt kan representeras i GIS som s.k. ”sann” 3D av betydelse. Den här uppsatsen framhäver MultiPatch som en datatyp för att representera komplexa 3D-objekt i GIS. En fallstudie visar att komplexa objekt kan visualiseras och analyseras i ett kommersiellt GIS, i det här fallet ArcGIS. De flesta kommersiella GIS som är tillgängliga på marknaden använder 2,5D-metoden för att representera 3D-objekt. 2,5D-metoden har vissa begränsningar för att representera komplexa objekt och därför finns det ett behov att finna nya tillvägagångssätt för att representera komplexa objekt inom GIS. Resultaten kommer att visa att MultiPatch inte är någon fullständig lösning till alla problem inom 3D-GIS men en lösning på några av problemen. Det krävs fortfarande mycket forskning inom 3D-GIS, särskilt inom utveckling av rumsliga analysmetoder.

Ce document traite des aspects différents de la modélisation moléculaire d'une protéine de la matrice extracellulaire. Le domaine de signature des thrombospondines est étudié en détail dans ce document en faisant appel aux champs variés de la science. La complexité de ce domaine nécessite l'utilisation des approches de la mécanique quantique moléculaire en plus de la dynamique moléculaire classique. En reliant les deux approches un nouveau algorithme a été développé afin d'attribuer des charges partielles à partir des résultats obtenus par des méthodes ab-initio. Pour implémenter cet algorithme d'une façon efficace, les nouvelles méthodes de la programmation massivement parallèle ont été utilisées qui nous permettent entre autres de faire tourner cet algorithme sur les procsesseurs graphiques. Nous avons également utilisé et développé des nouvelles méthodes de la visualisation moléculaire rapprochant l'art à la science. En plus, de ces développements nous avons obtenus des résultats intéressants sur la dynamique du domaine de signature. Nous avons pu identifier les ions échangeables de ce domaine. Nous avons vérifié et élargie les modèles existants de la thrombospondine dans des concentrations faibles de calcium. En utilisant la dynamique moléculaire nous avons également évalué des sites importants de fixations pour le développement de nouveaux médicaments contre le cancer.

This research details the development of a large-scale, computer vision-based touch screen capable of supporting a large number of simultaneous hand interactions. The system features a novel lightweight multi-point tracking algorithm to improve real-time responsiveness. This system was trialled for six months in an exhibition installation at World Expo 2005 in Aichi, Japan, providing a robust, fault-tolerant interface. A pilot study was then conducted to directly compare the system against other, more established input methods (a single-touch case, a two-mouse case and a physical prototype) to determine the effectiveness and affordances of the multi-touch technology for arranging information on a large-scale wall space in a paired collaborative task. To assist in this study, a separate visualisation and interaction classification tool was developed, allowing the replay of XML log data in real time to assist in the video analysis required for observation and hypothesis testing.

Economic indicators such as GDP have been a main indicator of human progress since the first half of last century. There is concern that continuing to measure our progress and / or wellbeing using measures that encourage consumption on a planet with limited resources, may not be ideal. Alternative measures of human progress, have a top down approach where the creators decide what the measure will contain. This work defines a 'bottom up' methodology an example of measuring human progress that doesn't require manual data reduction. The technique allows visual overlay of other 'factors' that users may feel are particularly important. I designed and wrote a genetic algorithm, which, in conjunction with regression analysis, was used to select the 'most important' variables from a large range of variables loosely associated with the topic. This approach could be applied in many areas where there are a lot of data from which an analyst must choose. Next I designed and wrote a genetic algorithm to explore the evolution of a spectral clustering solution over time. Additionally, I designed and wrote a genetic algorithm with a multi-faceted fitness function which I used to select the most appropriate clustering procedure from a range of hierarchical agglomerative methods. Evolving the algorithm over time was not successful in this instance, but the approach holds a lot of promise as an alternative to 'scoring' new data based on an original solution, and as a method for using alternate procedural options to those an analyst might normally select. The final solution allowed an evolution of the number of clusters with a fixed clustering method and variable selection over time. Profiling with various external data sources gave consistent and interesting interpretations to the clusters.

Les radiations sont omniprésentes. Elles ont de nombreuses applications dans des domaines variés: en médecine, elles permettent de réaliser des diagnostiques et de guérir des patients; en communication, tous les systèmes modernes utilisent des formes de rayonnements électromagnétiques; et en science, les chercheurs les utilisent pour découvrir la composition et la structure des matériaux, pour n'en nommer que quelques-unes. Concrètement, la radiation est un processus au cours duquel des particules ou des ondes voyagent à travers différents types de matériaux. La radiation peut être très énergétique, et aller jusqu'à casser les atomes de la matière ordinaire. Dans ce cas, on parlera de radiation ionisante. Il est communément admis que la radiation ionisante peut être bien plus nocif pour les êtres vivants que la radiation non ionisante. Dans cette dissertation, nous traiterons de la radiation ionisante. La radioactivité est le processus d'émission des radiations ionisantes. Elle existe sous forme naturelle, et est présente dans les sols, dans l'air et notre planète entière est bombardée en permanence de rayonnements cosmiques énergétiques. Depuis le début du XXe siècle, les chercheurs sont capables de créer artificiellement de la matière radioactive. Cette découverte a offert de multiples avancées technologiques, mais a eu également de lourdes conséquences pour l'humanité comme l'ont démontrés les évènements de Tchernobyl et de Fukushima ou d'autres accidents dans le monde médical. Cette dangerosité a conduit à l'élaboration d'un système de radioprotection. Dans la pratique, la radioprotection est principalement mise en œuvre en utilisant la méthode ALARA. Cette méthodologie consiste à justifier, optimiser et limiter les doses reçues. Elle est utilisée conjointement avec les limites légales. Le facteur d'optimisation est contraint par le fait que l'exposition volontaire d'un travailleur aux radiations lors d'une opération doit être plus bénéfique que si aucune intervention humaine n'était conduite dans une situation donnée. Dans le monde industriel et scientifique, il existe des infrastructures qui émettent des rayonnements ionisants. La plupart d'entre elles nécessitent des opérations de maintenance. Dans l'esprit du principe ALARA, ces interventions doivent être optimisées pour réduire l'exposition des travailleurs aux rayonnements ionisants. Cette optimisation ne peut pas être réalisée de manière automatique car la faisabilité des interventions nécessite dans tous les cas une évaluation humaine. La planification des interventions peut cependant être facilitée par des moyens techniques et scientifiques comme par exemple un outil informatique. Dans le contexte décrit ci-dessus, cette thèse regroupe des considérations techniques et scientifiques, et présente la méthodologie utilisée pour développer des outils logiciels pour la mise en œuvre de la radioprotection.

Les travaux de recherche dont ce mémoire est l'objet sont dédiés à la visualisation à différents niveaux de détail de données scientifiques. Les données scientifiques abordées sont de deux types. Les premières sont définies sur des grilles tridimensionnelles uniformes; le domaine d'application correspondant étant alors la visualisation de données d'origines médicales provenant de coupes tomographiques ou de scanners IRM. Les secondes sont définies sur des réseaux triangulaires irréguliers, planaires ou sphériques; les domaines d'applications correspondants étant entre autres la visualisation de données topographiques (terrain visualization), ou encore de données provenant de calculs par éléments finis.