Dans le secteur de l'automobile, les turbomachines sont des machines tournantes participant au refroidissement des moteurs des voitures. Leur performance dépend de multiples paramètres géométriques qui déterminent leur forme. Cette thèse s'inscrit dans le projet ANR PEPITO réunissant industriels et académiques autour de l'optimisation de ces turbomachines. L'objectif du projet est de trouver la forme du ventilateur maximisant le rendement en certains points de fonctionnement. Dans ce but, les industriels ont développé des codes CFD (computational fluid dynamics) simulant le fonctionnement de la machine. Ces codes sont très coûteux en temps de calcul. Il est donc impossible d'utiliser directement le résultat de ces simulations pour conduire une optimisation.Par ailleurs, lors de la construction des turbomachines, on observe des perturbations sur les paramètres d'entrée. Elles sont le reflet de fluctuations des machines de production. Les écarts observés sur la forme géométrique finale de la turbomachine peuvent provoquer une perte de performance conséquente. Il est donc nécessaire de prendre en compte ces perturbations et de procéder à une optimisation robuste à ces fluctuations. Dans ce travail de thèse, nous proposons des méthodes basées sur du krigeage répondant aux deux principales problématiques liées à ce contexte de simulations coûteuses :• Comment construire une bonne surface de réponse pour le rendement lorsqu'il y a beaucoup de paramètres géométriques ?• Comment procéder à une optimisation du rendement efficace tout en prenant en compte les perturbations des entrées ?Nous répondons à la première problématique en proposant plusieurs algorithmes permettant de construire un noyau de covariance pour le krigeage adapté à la grande dimension. Ce noyau est un produit tensoriel de noyaux isotropes où chacun de ces noyaux est lié à un sous groupe de variables d'entrée. Ces algorithmes sont testés sur des cas simulés et sur une fonction réelle. Les résultats montrent que l'utilisation de ce noyau permet d'améliorer la qualité de prédiction en grande dimension. Concernant la seconde problématique, nous proposons plusieurs stratégies itératives basées sur un co-krigeage avec dérivées pour conduire l'optimisation robuste. A chaque itération, un front de Pareto est obtenu par la minimisation de deux objectifs calculés à partir des prédictions de la fonction coûteuse. Le premier objectif représente la fonction elle-même et le second la robustesse. Cette robustesse est quantifiée par un critère estimant une variance locale et basée sur le développement de Taylor. Ces stratégies sont comparées sur deux cas tests en petite et plus grande dimension. Les résultats montrent que les meilleures stratégies permettent bien de trouver l'ensemble des solutions robustes. Enfin, les méthodes proposées sont appliquées sur les cas industriels propres au projet PEPITO. / The turbomachineries are rotary machines used to cool down the automotive engines. Their efficiency is impacted by a high number of geometric parameters that describe the shape.My thesis is fully funded by the ANR project PEPITO where industrials and academics collaborate. The aim of this project is to found the turbomachineries shape that maximizes the efficiency.That is why, industrials have developed numerical CFD (Computational fluid dynamics) codes that simulate the work of turbomachineries. However, the simulations are time-consuming. We cannot directly use the simulations provided to perform the optimization.In addition, during the production line, the input variables are subjected to perturbations. These perturbations are due to the production machineries fluctuations. The differences observed in the final shape of the turbomachinery can provoke a loss of efficiency. These perturbations have to be taken into account to conduct an optimization robust to the fluctuations. In this thesis, since the context is time consuming simulations we propose kriging based methods that meet the requirements of industrials. The issues are: • How can we construct a good response surface for the efficiency when the number of input variables is high?• How can we lead to an efficient optimization on the efficiency that takes into account the inputs perturbations?Several algorithms are proposed to answer to the first question. They construct a covariance kernel adapted to high dimension. This kernel is a tensor product of isotropic kernels in each subspace of input variables. These algorithms are benchmarked on some simulated case and on a real function. The results show that the use of this kernel improved the prediction quality in high dimension. For the second question, seven iterative strategies based on a co-kriging model are proposed to conduct the robust optimization. In each iteration, a Pareto front is obtained by the minimization of two objective computed from the kriging predictions. The first one represents the function and the second one the robustness. A criterion based on the Taylor theorem is used to estimate the local variance. This criterion quantifies the robustness. These strategies are compared in two test cases in small and higher dimension. The results show that the best strategies have well found the set of robust solutions. Finally, the methods are applied on the industrial cases provided by the PEPITO project.

Cette thèse s'intéresse au problème de la recherche de motif dans les permutations, qui a pour objectif de savoir si un motif apparaît dans un texte, en prenant en compte que le motif et le texte sont des permutations. C'est-à-dire s'il existe des éléments du texte tel que ces éléments sont triés de la même manière et apparaissent dans le même ordre que les éléments du motif. Ce problème est NP complet. Cette thèse expose des cas particuliers de ce problème qui sont solvable en temps polynomial.Pour cela nous étudions le problème en donnant des contraintes sur le texte et/ou le motif. En particulier, le cas où le texte et/ou le motif sont des permutations qui ne contiennent pas les motifs 2413 et 3142 (appelé permutation séparable) et le cas où le texte et/ou le motif sont des permutations qui ne contiennent pas les motifs 213 et 231 sont considérés. Des problèmes dérivés de la recherche de motif et le problème de la recherche de motif bivinculaire sont aussi étudiés. / This thesis focuses on permutation pattern matching problem, which askswhether a pattern occurs in a text where both the pattern and text are permutations.In other words, we seek to determine whether there exist elements ofthe text such that they are sorted and appear in the same order as the elementsof the pattern. The problem is NP-complete. This thesis examines particularcases of the problem that are polynomial-time solvable.For this purpose, we study the problem by giving constraints on the permutationstext and/or pattern. In particular, the cases in which the text and/orpattern are permutations in which the patterns 2413 and 3142 do not occur(also known as separable permutations) and in which the text and/or patternare permutations in which the patterns 213 and 231 do not occur (also known aswedge permutations) are also considered. Some problems related to the patternmatching and the permutation pattern matching with bivincular pattern arealso studied.

Les ataxies cérébelleuses héréditaires sont des pathologies neuro-dégénératives rares, hétérogènes, complexes affectant le cervelet et parfois la moelle épinière et/ou les nerfs périphériques. Elles se transmettent sur le mode autosomique récessif (ARCA), dominant (SCA) ou lié à l’X. Les objectifs de cette thèse de sciences étaient la description phénotypique d’ataxies cérébelleuses héréditaires, la mise en évidence de corrélations du génotype au phénotype et la description de stratégies diagnostiques pour mettre en évidence ces pathologies rares.Grâce à nos résultats, nous avons pu élargir le spectre phénotypique clinique, biologique, radiologique d’ataxies cérébelleuses héréditaires connues : Fragile X Tremor Ataxia Syndrome (FXTAS), ataxie récessive lentement progressive liée au gène PEX 10 impliqué dans la biogénèse du peroxysome, ataxie avec apraxie oculomotrice de type 1 (AOA1). Nous avons pu mettre en évidence des corrélations du génotype au phénotype dans AOA1 et montré que l’âge moyen de début était plus élevé et que la pathologie était moins sévère chez les patients avec au moins un faux sens (p <0,01) par rapport aux patients avec deux mutations tronquantes. Nous avons réussi également à établir un algorithme pour faciliter le diagnostic des ataxies cérébelleuses autosomiques récessives et aider à l’interprétation du séquençage à haut débit. Il est important dans ce type de pathologies rares de pouvoir établir au maximum un diagnostic moléculaire afin de guider le conseil génétique et mettre en évidence les ataxies accessibles à une thérapeutique. / Hereditary cerebellar ataxias are a group of rare and heterogeneous neurodegenerative diseases. The transmission mode is recessive, dominant or X-linked. Our objectives were to better describe the phenotype of some inherited ataxias, to provide genotype-phenotype correlations and to improve the diagnostic strategies for these rare diseases. We enlarged the clinical, biological, radiological phenotype of Fragile X Tremor Ataxia Syndrome (FXTAS), recessive ataxia due to PEX10 related peroxisomal biogenesis disorders, ataxia with oculomotor apraxia type 1 (AOA1). We showed genotype-phenotype correlations in AOA1 patients: mean age at onset was higher with at least one missense mutation. A ranking algorithm has been created to predicting the molecular diagnoses of recessive cerebellar ataxia in order to guide the diagnosis and facilitate interpretation of next generation sequencing. The establishment of a molecular diagnosis is important in this type of rare pathologies to guide the genetic counseling and to diagnosis the ataxias accessible to a treatment.

Nous développons des modèles probabilistes pour l’impression à l’échelle micrométrique. Tenant compte de l’aléa de la forme des points qui composent les impressions, les modèles proposés pourront être ultérieurement exploités dans différentes applications dont l’authentification de documents imprimés. Une analyse de l’impression sur différents supports papier et par différentes imprimantes a été effectuée. Cette étude montre que la grande variété de forme dépend de la technologie et du papier. Le modèle proposé tient compte à la fois de la distribution du niveau de gris et de la répartition spatiale de l’encre sur le papier. Concernant le niveau de gris, les modèles des surfaces encrées/vierges sont obtenues en sélectionnant les distributions dans un ensemble de lois de forme similaire aux histogrammes et à l’aide de K-S critère. Le modèle de répartition spatiale de l’encre est binaire. Le premier modèle consiste en un champ de variables indépendantes de Bernoulli non-stationnaire dont les paramètres forment un noyau gaussien généralisé. Un second modèle de répartition spatiale des particules d’encre est proposé, il tient compte de la dépendance des pixels à l’aide d’un modèle de Markov non stationnaire. Deux méthodes d’estimation ont été développées, l’une approchant le maximum de vraisemblance par un algorithme de Quasi Newton, la seconde approchant le critère de l’erreur quadratique moyenne minimale par l’algorithme de Metropolis within Gibbs. Les performances des estimateurs sont évaluées et comparées sur des images simulées. La précision des modélisations est analysée sur des jeux d’images d’impression à l’échelle micrométrique obtenues par différentes imprimantes. / We develop the probabilistic models of the print at the microscopic scale. We study the shape randomness of the dots that originates the prints, and the new models could improve many applications such as the authentication. An analysis was conducted on various papers, printers. The study shows a large variety of shape that depends on the printing technology and paper. The digital scan of the microscopic print is modeled in: the gray scale distribution, and the spatial binary process modeling the printed/blank spatial distribution. We seek the best parametric distribution that takes account of the distributions of the blank and printed areas. Parametric distributions are selected from a set of distributions with shapes close to the histograms and with the Kolmogorov-Smirnov divergence. The spatial binary model handles the wide diversity of dot shape and the range of variation of spatial density of inked particles. At first, we propose a field of independent and non-stationary Bernoulli variables whose parameters form a Gaussian power. The second spatial binary model encompasses, in addition to the first model, the spatial dependence of the inked area through an inhomogeneous Markov model. Two iterative estimation methods are developed; a quasi-Newton algorithm which approaches the maximum likelihood and the Metropolis-Hasting within Gibbs algorithm that approximates the minimum mean square error estimator. The performances of the algorithms are evaluated and compared on simulated images. The accuracy of the models is analyzed on the microscopic scale printings coming from various printers. Results show the good behavior of the estimators and the consistency of the models.

L’objectif de ce travail est de développer un système d’affectation des conteneurs aux véhicules autonomes intelligents (AIVs) dans un terminal à conteneurs. Dans la première phase, on a développé un système statique pour résoudre le problème multi-objectif optimisant la durée totale des opérations de déplacement des conteneurs, le temps d’attente des véhicules aux niveaux de points de chargement et de déchargement et l’équilibre de temps de travail entre les véhicules. L’approche proposée est l’algorithme génétique(AG). Une extension de cette approche a été ensuite effectuée pour corriger les limites de la précédente. Pour choisir la meilleure approche, une étude comparative a été réalisée entre trois approches : AG, AG & DIJK et AG & DIJK & HEUR. Les résultats numérique ont montré que l’approche AG & DIJK & HEUR est meilleure. Dans la deuxième phase, on a étudié la robustesse de notre système dans un environnement dynamique. Un retard de l’arrivée d’un navire au port ou un dysfonctionnement de l’un des équipements peutperturber le planning des opérations et donc influencer sur les opérations d’affectation des conteneurs. L’idée était d’ajouter les nouveaux conteneurs aux véhicules qui sont déjà non disponibles. D’autres cas de perturbation comme la congestion routière, la non disponibilité de certaines portions de la routes ont été étudiés expérimentalementEt les résultats numériques ont montré la robustesse de notre approche pour le cas dynamique.Mots-clés : Conteneurs, AIV, routage, optimisation, algorithme génetique, environnement dynamique. / The objective of our work is to develop a container assignment system for intelligent autonomous vehicles (AIVS) in a container terminal. Given the complexity of this problem, it was proposed to decompose it into three problems: The problem of dispatching containers to AIVS, the AIVS routing problem and the problem of scheduling containers to queues of AIVS. To achieve this goal, we developed in the first phase, a static system for multi-objective problem to optimize the total duration of the containers transportation, the waiting time of vehicles at loading points and the equilibrium of working time between vehicles. The approach used was the genetic algorithm (GA). This approach was applied to optimize only the assignment operation without influence on the choice of the path traveled by each AIV. An extension of this work was then made to improve the results found. For this purpose, a comparative study was carried out between three approaches: The first approach is the AG, the second approach is the GA and the Dijkstra algorithm (DIJK) that was used to find the shortest path for each vehicle and the third approach is the AG and DIJK and heuristic (HEUR) which was proposed to choose the nearest vehicle of each container. The numerical study showed the best performance of the AG & DJK & HEUR approach over the other two approaches. In the second phase of our project, the robustness of our system in a dynamic environment has been studied. A delay of the arrival of a ship at the port or malfunction of one of any equipment of the port can cause a delay of one of the operations of loading or unloading process. This will affect the container assignment operation. The idea was to add new containers to vehicles that are already unavailable. The traffic can also cause a delay in arrival of the vehicle at the position of the container or the unavailability of one of the paths crossing point. These cases were investigated experimentally, numerical results showed the robustness of our approach to dynamic case.

Cette thèse est dédiée à l'étude du Thompson Sampling (TS), une heuristique qui vise à surmonter le dilemme entre exploration et exploitation qui est inhérent à tout processus décisionnel face à l'incertain. Contrairement aux algorithmes issus de l'heuristique optimiste face à l'incertain (OFU), où l'exploration provient du choix du modèle le plus favorable possible au vu de la connaissance accumulée, les algorithmes TS introduisent de l'aléa dans le processus décisionnel en sélectionnant aléatoirement un modèle plausible, ce qui les rend bien moins coûteux numériquement. Cette étude se concentre sur les problèmes paramétriques linéaires, qui autorisent les espaces état-action continus (infinis), en particulier les problèmes de Bandits Linéaires (LB) et les problèmes de contrôle Linéaire et Quadratique (LQ). Nous proposons dans cette thèse de nouvelles analyses du regret des algorithmes TS pour chacun de ces deux problèmes. Bien que notre démonstration pour les LB garantisse une borne supérieure identique aux résultats préexistants, la structure de la preuve offre une nouvelle vision du fonctionnement de l'algorithme TS, et nous permet d'étendre cette analyse aux problèmes LQ. Nous démontrons la première borne supérieure pour le regret de l'algorithme TS dans les problèmes LQ, qui garantie dans le cadre fréquentiste un regret au plus d'ordre O(\sqrt{T}). Enfin, nous proposons une application des méthodes d'exploration-exploitation pour les problèmes d'optimisation de portefeuille, et discutons dans ce cadre le besoin ou non d'explorer activement. / This dissertation is dedicated to the study of the Thompson Sampling (TS) algorithms designed to address the exploration-exploitation dilemma that is inherent in sequential decision-making under uncertainty. As opposed to algorithms derived from the optimism-in-the-face-of-uncertainty (OFU) principle, where the exploration is performed by selecting the most favorable model within the set of plausible one, TS algorithms rely on randomization to enhance the exploration, and thus are much more computationally efficient. We focus on linearly parametrized problems that allow for continuous state-action spaces, namely the Linear Bandit (LB) problems and the Linear Quadratic (LQ) control problems. We derive two novel analyses for the regret of TS algorithms in those settings. While the obtained regret bound for LB is similar to previous results, the proof sheds new light on the functioning of TS, and allows us to extend the analysis to LQ problems. As a result, we prove the first regret bound for TS in LQ, and show that the frequentist regret is of order O(sqrt{T}) which matches the existing guarantee for the regret of OFU algorithms in LQ. Finally, we propose an application of exploration-exploitation techniques to the practical problem of portfolio construction, and discuss the need for active exploration in this setting.

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Cette thèse a pour sujet la biologie cellulaire, et plus particulièrement l'organisation interne des cellules eucaryotes. Bien que les différents acteurs régissant cette organisation aient été en grande partie identifiées, on ignore encore comment une architecture si complexe et dynamique peut émerger de simples interactions entres molécules. Un des objectifs des différentes études présentées dans cette thèse est de construire un cadre théorique permettant d'appréhender cette auto-organisation. Pour cela, nous étudions des problèmes spécifiques à différentes échelles allant du nanomètre (dynamique des hétérogénéités dans les membranes biologiques) au micromètre (organisation des organelles cellulaires), en utilisant des simulations numériques stochastiques et des méthodes analytiques. Le texte est organisé pour présenter les résultats des plus petites au plus grandes échelles. Dans le premier chapitre, nous étudions l'organisation de la membrane d'un seul compartiment en modélisant la dynamique d'hétérogénéités membranaires. Dans le second chapitre, nous étudions la dynamique d'un compartiment unique échangeant des vésicules avec le milieu extérieur. Nous étudions également comment deux compartiments différents peuvent être générés par les mêmes mécanismes d'échanges de vésicules. Enfin, dans le troisième chapitre, nous développons un modèle global de la dynamique des organelles cellulaires, dans le contexte particulier de la biogenèse de l'appareil de Golgi. / This thesis deals with cell biology, and particularly with the internal organization of eukaryotic cells. Although many of the molecular players contributing to the intra-cellular organization have been identified, we are still far from understanding how the complex and dynamical intra-cellular architecture emerges from the self-organization of individual molecules. One of the goals of the different studies presented in this thesis is to provide a theoretical framework to understand such self-organization. We cover specific problems at different scales, ranging from membrane organization at the nanometer scale to whole organelle structure at the micron scale, using analytical work and stochastic simulation algorithms. The text is organized to present the results from the smallest to the largest scales. In the first chapter, we study the membrane organization of a single compartment by modeling the dynamics of membrane heterogeneities. In the second chapter we study the dynamics of one membrane-bound compartment exchanging vesicles with the external medium. Still in the same chapter, we investigate the mechanisms by which two different compartments can be generated by vesicular sorting. Finally in the third chapter, we develop a global model of organelle biogenesis and dynamics in the specific context of the Golgi apparatus

Ce travail de thèse porte sur deux phénomènes syntaxiques importants du chinois mandarin: la construction à copie du verbe et la construction en BA, chacun desquels pose un défi à l'approche générative de la linguistique. Nous avons proposé dans le travail une analyse par étiquetage qui permet éventuellement d'unifier les deux phénomènes qui sont à première vue très différents. Dans la partie sur le phénomène de copie du verbe, nous avons avancé l'idée que la forme de la copie du verbe est dérivée par le mouvement du VP qui fait partie d'une des stratégies grammaticales pour rendre labélisable la structure formée par la fusion entre le complément postverbal et AspP, qui est du type {XP, YP} dans les termes de Chomsky (2013). Dans la partie sur les constructions en BA, en nous basant sur l'hypothèse du mouvement, nous supposons que le mouvement du NP (le BA-NP) est pour satisfaire des exigences de sous-catégorisation de l'élément BA, que le Merge interne du NP avec le vP donne lieu à une structure nominale qui porte le label [φ], et que le rôle de BA est de fournir un label verbal à cette structure nominale sous T, qui autrement serait exclue à l'interface C-I / -résumé en anglais:The thesis mainly discusses two important syntactic phenomenons of Mandarin Chinese: verb copying constructions and BA-constructions, each of which presents a challenge to the generative approach of linguistics. I provided in the thesis a labeling analysis that allows to unify the two phenomena which are very different en the surface. In the part of verb copying constructions, I put forward the idea that the verb copying form is derived by VP movement, one of the grammatical strategies to provide a label to the unlabelable structure formed by the internal Merge between the postverbal complement and AspP, resulting in a {XP, YP} structure in the terms of Chomsky (2013). In the part of BA-construction, based on the movement hypothesis, I proposed that the movement of NP (the BA-NP) is to satisfy the subcategorization requirement of BA, and the internal Merge between the NP and the vP gives rise to a nominal structure labeled [φ], and we argue further that the role of BA is to provide a verbal label to the nominal structure under T, which otherwise, would be ruled out at the CI interface

Un algorithme de calcul du flux air-mer de CO2 en utilisant les données satellitaires (sat) est développé et présenté dans cette thèse. Les paramètres utilisés pour ce calcul sont : la température à la surface de l’océan (SST) et la Chlorophyllea du satellite MODISAqua, la salinité (SSS) estimée par la SST de MODISAqua en utilisant la RLM, la fugacité du CO2 dans l’eau (fCO2eau) estimée par la SST et la Chla de MODISAqua en utilisant les FNNs, le CO2 atmosphérique de la station Cape Grim et la vitesse du vent des deux satellites ASQAT et QSCAT. Les données in situ récoltées sur le RV L’Astrolabe sont utilisées pour créer et valider les modèles. Ces derniers sont testés en utilisant les données sat. Cette étude se focalise sur le secteur australien de l’océan austral. Les résultats montres une amélioration de l’estimation de SSS par sat avec une précision de ±0.16 en utlisant la SST et la latitude, une bonne estimation de la fCO2eau d’une précision de ±9.45 µatm et un calcul du FCO2 avec une erreur de ±3 mmol CO2 m−2 d−1. Les programmes et modèle développé dans cette thèse on permet d’interpoler le FCO2. Dans la période du printemps à l’été austral, cette région devient de plus en plus un puits de CO2 atmosphérique au fil des années. / A step by step algorithm for air-sea CO2 flux (FCO2) calculation from satellite (sat) parameters is developed and presented presented in this thesis. Parameters used for this calculation are: sea surface temperature (SST) and chlorophylla (Chla) from MODISAqua satellite, sea surface salinity (SSS) estimated from MODISAqua SST using MLR, seawater CO2 fugacity (fCO2sw) estimated by MODISAqua SST and chla using FNN, atmospheric CO2 fugacity from the Cape Grim station and wind speed from QSCAT and ASCAT satellites. In situ data provided by several projects collected on the RV L'Astrolabe, are used to establish and validate the models. These models are then tested using sat data. This work focus on the Australian sector of the southern ocean. Results show: an improvement of satellite SSS estimation with a precision of ±0.16 using SST and latitude, an estimation of fCO2sw with a good accuracy of ±9.45 µatm and a calculation of FCO2 with a global RMSE of about ±3 mmol CO2 m−2 d−1. Programs and models developed in this study allow us to interpolate FCO2. In the period of austral spring and summer, this region is becoming a stronger sink of atmospheric CO2 throughout the years.