L'équation de la chaleur est un phénomène macroscopique, émergeant après une limite d'échelle diffusive (en espace et en temps) d'un système d'oscillateurs couplés. Lorsque les interactions entre oscillateurs sont linéaires, l'énergie évolue de manière balistique, et la conductivité thermique est infinie. Certaines non-linéarités doivent donc apparaître au niveau microscopique, si l'on espère observer une diffusion normale. Pour apporter de l'ergodicité, on ajoute à la dynamique déterministe une perturbation stochastique qui conserve l'énergie. En premier lieu nous étudions la dynamique Hamiltonienne d'un système d'oscillateurs linéaires, perturbé par un bruit stochastique dégénéré conservatif. Ce dernier transforme à des temps aléatoires les vitesses en leurs opposées. On montre que l'évolution macroscopique du système est caractérisée par un système parabolique non-linéaire couplé pour les deux lois de conservation du modèle. Ensuite, nous supposons que les oscillateurs évoluent en environnement aléatoire. La perturbation stochastique est très dégénérée, et on prouve que le champ de fluctuations de l'énergie à l'équilibre converge vers un processus d'Ornstein-Uhlenbeck généralisé dirigé par l'équation de la chaleur.Il est désormais connu que les systèmes unidimensionnels présentent une diffusion anormale lorsque le moment total est conservé en plus de l'énergie. Dans une troisième partie, on considère deux perturbations, l'une préservant le moment, l'autre détruisant cette conservation. En faisant décroître l'intensité de la seconde perturbation, on observe une transition de phase entre un régime de diffusion normale et un régime de superdiffusion.

Ce mémoire étudie le comportement des particules dont la position est maximale au temps t dans la marche aléatoire branchante et le mouvement brownien branchant sur R, pour des valeurs de t grandes. Plus exactement, on regarde le comportement du maximum d’une marche aléatoire branchante dans un environnement inhomogène en temps, au sens où la loi des accroissements varie en fonction du temps. On compare avec des modèles connus ou simplifiés, en particulier le modèle i.i.d., où l’on observe des marches aléatoires indépendantes et le modèle de la marche aléatoire homogène. On s’intéresse par la suite aux corrélations entre les particules maximales d’un mouvement brownien branchant. Plus précisément, on étudie le temps de branchement entre deux particules maximales. Finalement, on applique les méthodes et les résultats des premiers chapitres afin d’étudier les corrélations dans un mouvement brownien branchant dans un environnement inhomogène. Le résultat principal du mémoire stipule qu’il y a existence de temps de branchement au centre de l’intervalle [0, t] dans le mouvement brownien branchant inhomogène, ce qui n’est pas le cas pour le mouvement brownien branchant standard. On présentera également certaines simulations numériques afin de corroborer les résultats numériques et pour établir des hypothèses pour une recherche future. / This thesis studies the behavior of particles that are maximal at time t in branching random walk and branching Brownian motion on R, for large values of t. Precisely, we look at the behavior of the maximum in a branching random walk in a time-inhomogeneous environment, where the law of the increments varies with respect to time. We compare with known or simplified models such as the model where random walks are taken to be i.i.d. and the branching random walk in a time-homogeneous environment model. We then take a look at the correlations between maximal particles in a branching brownian motion. Specifically, we look at the branching time between those maximal particles. Finally, we apply results and methods from the first chapters to study those same correlations in branching Brownian motion in a inhomogeneous environment. The thesis’ main result establishes existence of branching time at the center of the interval [0, t] for the branching Brownian motion in a inhomogeneous environment, which is not the case for standard branching brownian motion.We also present results of simulations that agree with theoretical results and help establishing new hypotheses for future research.

Les radars à synthèse d'ouverture (Synthetic Aperture Radar ou SAR) permettent de fournir des images à très haute résolution de la surface de la Terre. Les algorithmes de classification traditionnels se basent sur une hypothèse de bruit gaussien comme modèle de signal, qui est rapidement mise en défaut lorsque l'environnement devient inhomogène ou impulsionnel, comme c'est particulièrement le cas dans les images SAR polarimétriques haute résolution, notamment au niveau des zones urbaines. L'utilisation d'un modèle de bruit composé, appelé modèle SIRV, permet de mieux prendre en compte ces phénomènes et de représenter la réalité de manière plus adéquate. Cette thèse s'emploie alors à étudier l'application et l'impact de ce modèle pour la classification des images SAR polarimétriques afin d'améliorer l'interprétation des classifications au sens de la polarimétrie et à proposer des outils adaptés à ce nouveau modèle. En effet, il apparaît rapidement que les techniques classiques utilisent en réalité beaucoup plus l'information relative à la puissance de chaque pixel plutôt qu'à la polarimétrie pour la classification. Par ailleurs, les techniques de classification traditionnelles font régulièrement appel à la moyenne de matrices de covariance, calculée comme une moyenne arithmétique. Cependant, étant donnée la nature riemannienne de l'espace des matrices de covariance, cette définition n'est pas applicable et il est nécessaire d'employer une définition plus adaptée à cette structure riemannienne. Nous mettons en évidence l'intérêt d'utiliser un modèle de bruit non gaussien sur des données réelles et nous proposons plusieurs approches pour tirer parti de l'information polarimétrique qu'il apporte. L'apport de la géométrie de l'information pour le calcul de la moyenne est de même étudié, sur des données simulées mais également sur des données réelles acquises par l'ONERA. Enfin, une étude préliminaire d'une extension de ces travaux au cas de l'imagerie hyperspectrale est proposée, de par la proximité de ce type de données avec les données SAR polarimétriques.

Cette étude s'inscrit dans le cadre du développement d'outils de simulation de latélémétrie qui est une technique possible pour la surveillance et le contrôle périodique desréacteurs nucléaires à neutrons rapides refroidis par du sodium liquide (RNR-Na).De manière générale, la télémétrie consiste à positionner au sein du réacteur untransducteur qui génère un faisceau ultrasonore. Ce faisceau se propage à travers un milieuinhomogène et aléatoire car le sodium liquide est le siège de fluctuations de température quiimpliquent une variation de la célérité des ondes ultrasonores, ce qui modifie la propagationdu faisceau. Ce dernier interagit ensuite avec une structure immergée dans le réacteur. Lamesure du temps de vol de l'écho reçu par le même transducteur permet de déterminer laposition précise de la structure. La simulation complète de la télémétrie nécessite donc lamodélisation à la fois de la propagation d'une onde acoustique en milieu inhomogènealéatoire et de l'interaction de cette onde avec des cibles de formes variées ; c'est l'objectif dece travail.Un modèle stochastique basé sur un algorithme de type Monte-Carlo est tout d'aborddéveloppé afin de simuler les perturbations aléatoires du champ de propagation. Le champacoustique en milieu inhomogène est finalement modélisé à partir du champ calculé dans unmilieu homogène moyen en modifiant les temps de parcours des rayons homogènes parincorporation d'une correction fournie par le modèle stochastique. Le modèle stochastiquede propagation ainsi développé a été validé par comparaison avec un modèle déterministe ets'avère nettement plus simple à mettre en oeuvre au sein de la plateforme logicielle desimulation en contrôle non destructif CIVA et moins couteux en temps de calcul que lemodèle déterministe.En vue de modéliser l'interaction onde acoustique/cible, des modèles classiques dediffraction ont été évalués dans le cadre de structures rigides, parmi lesquels la théoriegéométrique de la diffraction (GTD) et l'approximation de Kirchhoff (KA), ces deuxapproches apparaissant comme complémentaires. En les combinant de sorte à ne conserverque leurs avantages, nous avons développé un modèle hybride (KA raffiné) en utilisant uneprocédure similaire à la théorie physique de la diffraction (PTD). Le modèle KA raffinéfournit une amélioration de la prédiction en champ proche d'une cible rigide. Le modèle dediffraction KA initial (non raffiné) a été ensuite étendu pour traiter une cible réalisted'impédance finie. Le modèle KA " général " ainsi obtenu se révèle être une solutionsatisfaisante pour l'application à la télémétrie. Finalement, le couplage du modèlestochastique de propagation et du modèle de diffraction KA général nous a permis deconstruire un outil de simulation complète de la télémétrie en milieu inhomogène.

Nous présentons deux contributions dans le domaine de la programmation parallèle.La première est théorique : nous introduisons l'analyse SIPS, une approche nouvelle pour dénombrer le nombre d'opérations de synchronisation durant l'exécution d'un algorithme parallèle ordonnancé par vol de travail.Basée sur le concept d'horloges logiques, elle nous permet,: d'une part de donner de nouvelles majorations de coût en moyenne; d'autre part de concevoir des programmes parallèles plus efficaces par adaptation dynamique de la granularité.La seconde contribution est pragmatique: nous présentons une parallélisation générique d'algorithmes pour la génération déterministe de nombres pseudo-aléatoires, indépendamment du nombre de processus concurrents lors de l'exécution.Alternative à l'utilisation d'un générateur pseudo-aléatoire séquentiel par processus, nous introduisons une API générique, appelée Par-R qui est conçue et analysée grâce à SIPS.Sa caractéristique principale est d'exploiter un générateur séquentiel qui peut "sauter" directement d'un nombre à un autre situé à une distance arbitraire dans la séquence pseudo-aléatoire.Grâce à l'analyse SIPS, nous montrons qu'en moyenne, lors d'une exécution par vol de travail d'un programme très parallèle (dont la profondeur ou chemin critique est très petite devant le travail ou nombre d'opérations), ces opérations de saut sont rares.Par-R est comparé au générateur pseudo-aléatoire DotMix, écrit pour Cilk Plus, une extension de C/C++ pour la programmation parallèle par vol de travail.Le surcout théorique de Par-R se compare favorablement au surcoput de DotMix, ce qui apparait aussi expériemntalement.De plus, étant générique, Par-R est indépendant du générateur séquentiel sous-jacent. / We present two contributions to the field of parallel programming.The first contribution is theoretical: we introduce SIPS analysis, a novel approach to estimate the number of synchronizations performed during the execution of a parallel algorithm.Based on the concept of logical clocks, it allows us: on one hand, to deliver new bounds for the number of synchronizations, in expectation; on the other hand, to design more efficient parallel programs by dynamic adaptation of the granularity.The second contribution is pragmatic: we present an efficient parallelization strategy for pseudorandom number generation, independent of the number of concurrent processes participating in a computation.As an alternative to the use of one sequential generator per process, we introduce a generic API called Par-R, which is designed and analyzed using SIPS.Its main characteristic is the use of a sequential generator that can perform a ``jump-ahead'' directly from one number to another on an arbitrary distance within the pseudorandom sequence.Thanks to SIPS, we show that, in expectation, within an execution scheduled by work stealing of a "very parallel" program (whose depth or critical path is subtle when compared to the work or number of operations), these operations are rare.Par-R is compared with the parallel pseudorandom number generator DotMix, written for the Cilk Plus dynamic multithreading platform.The theoretical overhead of Par-R compares favorably to DotMix's overhead, what is confirmed experimentally, while not requiring a fixed generator underneath.

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On étudie un système de particules en interactions. Deux types de processus sont utilisés pour modéliser le système. Tout d'abord des processus de Hawkes. On propose deux modèles pour lesquels on obtient l'existence et l'unicité d'une version stationnaire, ainsi qu'une construction graphique de la mesure stationnaire à l'aide d'une décomposition de type Kalikow et d'un algorithme de simulation parfaite.Le deuxième type de processus utilisés est un processus de Markov déterministe par morceaux (PDMP). On montre l'ergodicité de ce processus et propose un estimateur à noyau pour la fonction de taux de saut possédant une vitesse de convergence optimale dans L². / We work on interacting particles systems. Two different types of processes are studied. A first model using Hawkes processes, for which we state existence and uniqueness of a stationnary version. We also propose a graphical construction of the stationnary measure by the mean of a Kalikow-type decomposition and a perfect simulation algorithm.The second model deals with Piecewise deterministic Markov processes (PDMP). We state ergodicity and propose a Kernel estimator for the jump rate function having an optimal speed of convergence in L².

De récentes études expérimentales de la dynamique de colloïdes illuminés par une figure d'interférence optique aléatoire (tavelures ou speckle) ont montré l'existence de phénomènes de sous-diffusion, de piégeage, ou de ségrégation dans le cas de mélanges, sous l'effet de cet environnement désordonné. L'objet de ce travail de doctorat est d'approfondir la compréhension de ces phénomènes par une étude théorique. Dans ce but, une version de la théorie de couplage de modes (MCT), initialement développée pour les fluides confinés dans des solides poreux désordonnés, a été appliquée au cas d'un fluide plongé dans un potentiel aléatoire gaussien de covariance gaussienne. La résolution numérique des équations asymptotiques de cette théorie a permis la construction de diagrammes d'état, lesquels reproduisent, par exemple, le comportement réentrant non trivial de la diffusivité observé dans les expériences, dont une interprétation physique simple est proposée.Les résultats suggèrent en outre une forte dépendance de la dynamique du système par rapport à la longueur de corrélation du désordre. Une étude détaillée de la relaxation du fluide a été effectuée, dans le but d'apporter une compréhension de la dynamique à toutes les échelles de temps. En parallèle, il a été montré que de nombreuses approximations classiques utilisées dans le calcul des propriétés structurales des fluides conduisent à des résultats non physiques dans le cas présent.Finalement, un programme de simulation Monte Carlo a été développé, et les premiers résultats sont comparés à la théorie et aux expériences. / Recent experimental studies of the dynamics of colloids beamed by a random light pattern (speckle) showed the existence of subdiffusion, trapping, or mixture separation phenomena, under the action of that disordered environment.To this end, a version of the Mode Coupling Theory (MCT), initially developed for fluids in confinement in sol id porous matrices has been applied to the case of a fluid plunged in a random Gaussian potential with a Gaussian correlation function.The aim of this PhD work is to further improve the understanding of these phenomena by the addition of a theoretical study.The numerical resolution of the asymptotic equations of this theory leads to the construction o phase diagrams, which reproduce for example the non trivial reentrent behaviour of the diffusivity, observed in related experiments, for which a physical interpretation is proposed. Furthermore, results suggest a strong depend ence of the dynamics on the disorder correlation length. A detailed study of the relaxation of the fluid has been made, in order to bring an understandin( of the dynamics at ali timescales. Simultaneously, it has been showed that a number of common approximations used in the calculation of the structural properties of fluids lead in the present case to non-physical results. Finally, a Monte-Carlo simulation program has been developed, and the first results are compared to theory and experiments.

Le travail soumis commence par un aperçu du micro-crédit tel qu’il a été introduit au Bangladesh par M. Yunus. Puis on donne un modèle stochastique des retards de versement. Comme ces retards ne donnent pas lieu à une sanction financière, ils constituent, de fait, une baisse du taux réel de crédit. Ce taux est alors, lui-même, aléatoire. On calcule un taux espéré en fonction de la probabilité de retard de remboursement hebdomadaire. On déduit que ce taux espéré est d’environ 3.5% inférieur au taux (annoncé) du cas déterministe si l’on considère que 3% des retards atteignent 4 semaines. Le travail se poursuit par une étude statistique de données du micro-crédit en Thaïlande. On commence par présenter un modèle de régression logistique du taux de remboursement par rapport aux 23 variables mesurées sur un échantillon de 219 groupes d’emprunteurs. On présente ensuite une sélection des variables les plus pertinentes selon un critère AIC ou BIC par une méthode “backward stepwise”. Finalement des expériences sur des sous-échantillons montrent une bonne stabilité du choix des variables obtenues par la sélection. / This study is inspired from a real scenario of microcredit lending introduced in Bangladesh by Yunus. A stochastic model of random delays in repayment installments is then constructed. Since delays occur without financial penalty, the interest rate is obviously lower than the exact claimed. This rate then becomes a random variable corresponding to the random repayment time, in which simulation results of its distribution are provided. The expected rate is computed as a function of in-time installment probability. It is found around 3.5% lower than the exact one in the deterministic case when considering 3% of delay occurred within four weeks in real practice. The work is extended to a statistical analysis on data of microcredit in Thailand. It is started by presenting a logistic regression model of repayment outcome containing 23 input variables measured on a sample of 219 lending groups. Applying penalized criterion, AIC or BIC together with backward stepwise elimination procedure on the full model, a more parsimonious model kept only most relevant predictors is obtained. Finally, experiments on sub-samples show a stability of the chosen predictors obtained by the selection method.

Cette thèse traite de l’identification des locuteurs et des visages dans les journaux télévisés. L’identification est effectuée à partir des noms affichés à l’écran dans les cartouches qui servent couramment à annoncer les locuteurs. Puisque ces cartouches apparaissent parcimonieusement dans la vidéo, obtenir de bonnes performances d’identification demande une bonne qualité du regroupement audiovisuel des personnes. Par regroupement, on entend ici la tâche de détecteret regrouper tous les instants où une personne parle ou apparaît. Cependant les variabilités intra-personnes gênent ce regroupement. Dans la modalité audio, ces variabilités sont causées par la parole superposée et les bruits de fond. Dans la modalité vidéo, elles correspondent essentiellement à des variations de la pose des visages dans les scènes de plateaux avec, en plus, des variations de luminosité (notamment dans le cas des reportages). Dans cette thèse, nous proposons une modélisation du contexte de la vidéo est proposée afin d’optimiser le regroupement pour une meilleure identification. Dans un premier temps, un modèle basé sur les CRF est proposé afin d’effectuer le regroupement audiovisuel des personnes de manière jointe. Dans un second temps, un système d’identification est mis en place, basé sur la combinaison d’un CRF de nommage à l’échelle des classes, et du CRF développé précédemment pour le regroupement. En particulier, des informations de contexte extraites de l’arrière plan des images et des noms extraits des cartouches sont intégrées dans le CRF de regroupement. Ces éléments permettent d’améliorer le regroupement et d’obtenir des gains significatifs en identification dans les scènes de plateaux. / This Phd thesis is about speaker and face identification in broadcast news. The identification is relying on the names automatically extracted from overlaid texts which are used to announce the speakers. Since those names appear sparsely in the video, identification performance depends on the diarization performance i.e. the capacity of detecting and clustering together all the moments when a given person appears or speaks. However, intra-person variability in the video signal make this task difficult. In the audio modality, this variability comes from overlap speech and background noise. For the video, it consists in head pose variations and lighting conditions (especially in report scenes). A context-aware model is proposed to optimize the diarization for a better identification. Firstly, a Conditional Random Field (CRF) model isproposed to perform the diarization jointly over the speech segments and the face tracks. Secondly, an identifcation system is designed. It is based on the combination of a naming CRF at cluster level and the diarization CRF. In particular, context information extracted from the image background and the names extracted from the overlaid texts are integrated in the diarization CRF at segment level. The use of those elements enable us to obtain better performances in diarization and identification, especially in studio scenes.