Ce travail présente une méthode de distribution dynamique et adaptative, pour des applications distribuées constituées de multiples entités en interaction, dans un environnement de calcul versatile. L'équilibrage de charge ainsi que la minimisation des coûts de communication sont pris en compte. La méthode proposée repose sur la détection d'organisations au sein de l'application afin de mieux la distribuer. Les organisations sont identifiées comme des groupes d'entités en très forte communication. Les organisations évoluent, apparaissent, se renforcent, s'affaiblissent et disparaissent. Les ressources disponibles de calcul sur lesquelles l'application s'exécutent varient également. Ces contraintes imposent à la distribution de s'adapter dynamiquement. La méthode est basée sur des colonies de fourmis numériques qui tentent de recruter les entités de l'application. Les fourmis coopèrent au sein d'une même colonie et sont en compétition lorsqu'elles n'appartiennent pas à une même colonie. Elles tentent de s'approprier les organisations au sein de l'application, chaque colonie travaillant pour une ressource de calcul distincte. La compétition inter-colonies permet la répartition de la charge. La collaboration au sein de chaque colonie permet la détection des organisations, en plaçant les très fortes communications ensembles sur la même ressource de calcul. Enfin la gestion de la population permet de prendre en compte l'hétérogénéité des ressources de calcul.

Dans la plupart des questions écologiques, les phénomènes aléatoires d'intérêt sont spatialement structurés et issus de l'effet combiné de multiples variables aléatoires, observées ou non, et inter-agissant à diverses échelles. En pratique, dès lors que les données de terrain ne peuvent être directement traitées avec des structures spatiales standards, les observations sont généralement considérées indépendantes. Par ailleurs, les modèles utilisés sont souvent basés sur des hypothèses simplificatrices trop fortes par rapport à la complexité des phénomènes étudiés. Dans ce travail, la démarche de modélisation hiérarchique est combinée à certains outils de la statistique spatiale afin de construire des structures aléatoires fonctionnelles "sur-mesure" permettant de représenter des phénomènes spatiaux complexes en écologie des populations. L'inférence de ces différents modèles est menée dans le cadre bayésien avec des algorithmes MCMC. Dans un premier temps, un modèle hiérarchique spatial (Geneclust) est développé pour identifier des populations génétiquement homogènes quand la diversité génétique varie continûment dans l'espace. Un champ de Markov caché, qui modélise la structure spatiale de la diversité génétique, est couplé à un modèle bivarié d'occurrence de génotypes permettant de tenir compte de l'existence d'unions consanguines chez certaines populations naturelles. Dans un deuxième temps, un processus de Poisson composé particulier,appelé loi des fuites, est présenté sous l'angle de vue hiérarchique pour décrire le processus d'échantillonnage d'organismes vivants. Il permet de traiter le délicat problème de données continues présentant une forte proportion de zéros et issues d'échantillonnages à efforts variables. Ce modèle est également couplé à différents modèles sur grille (spatiaux, régionalisés) afin d'introduire des dépendances spatiales entre unités géographiques voisines puis, à un champ géostatistique bivarié construit par convolution sur grille discrète afin de modéliser la répartition spatiale conjointe de deux espèces. Les capacités d'ajustement et de prédiction des différents modèles hiérarchiques proposés sont comparées aux modèles traditionnellement utilisés à partir de simulations et de jeux de données réelles (ours bruns de Suède, invertébrés épibenthiques du Golfe-du-Saint-Laurent (Canada)).

Dans cette thèse, on étudie numériquement, par la méthode partitionnée, trois types de couplage issus du domaine aérospatial : l'aéro-mécanique, l'aéro-thermique et l'aéro-thermo-mécanique.<br />Un moteur de couplage est développé pour gérer les aspects logistiques.<br />Outre l'indépendance spatiale et temporelle des différents codes, il permet de mettre en place rapidement un algorithme de couplage taillé sur mesure pour chaque application.<br /><br />L'étude d'une tuyère du moteur Vulcain 2, refroidie par écoulement de gaz, sert de fil conducteur applicatif.<br />Modélisée à haute température par un comportement non-linéaire élasto-visco-plastique, la mécanique couplée est résolue par un algorithme simple.<br />Au contraire, la thermique se montre problématique, et nécessite l'utilisation conjointe de deux méthodes originales : un pas de temps automatique de couplage, et des conditions de raccord mixtes.<br />Ces deux cas sont finalement assemblés pour résoudre la question du couplage à trois codes.

Les algorithmes génétiques, la logique floue et les réseaux de neurones sont de plus en plus utilisés dans des domaines d'application très variés. Nous nous proposons de les étudier dans le cadre de l'identification et de la commande de la machine asynchrone. Plus particulièrement, nous utilisons les algorithmes génétiques afin d'identifier les paramètres du modèle dynamique de la machine. Des régulateurs, à base de logique floue et de réseaux de neurones, sont implantés au sein d'une commande vectorielle par orientation du flux rotorique. Est également abordée l'influence de la variation des paramètres sur le fonctionnement du système. Les défauts de structure de la machine asynchrone sont considérés dans le cas des ruptures de barres au rotor. Le diagnostic de ces défauts ainsi que leur influence sur le comportement de la régulation sont étudiés. Enfin, une amélioration de la commande vectorielle sans capteur mécanique est présentée ouvrant une voie vers les techniques intelligentes de commande. Ces dernières sont maintenant possibles compte tenu de la puissance sans cesse grandissante des processeurs. Un logiciel de simulation, développé dans le cadre de la thèse, a permis de mener une bonne partie des études présentées. Une attention particulière a été accordée à la partie expérimentale, seul garant de la faisabilité et de la validation de l'étude.

L'objectif des travaux présentés dans ce mémoire est la représentation de formes tridimensionnelles ainsi que la reconstruction tridimensionnelle a partir de coupes sériées. Après avoir défini le cadre exact de la reconstruction tridimensionnelle a partir de coupes sériées, le premier chapitre analyse les différentes étapes et les méthodes généralement employées pour effectuer cette reconstruction. Les chapitre 2 et 3 s'attachent a la description et a la représentation de formes tant bidimensionnelles que tridimensionnelles. Le chapitre 3 developpe ainsi une methode de squelettisation tridimensionnelle permettant d'obtenir un squelette filaire. Le chapitre 4 est consacre a la description de deux méthodes de reconstruction tridimensionnelle opérant par inférence de formes. La methode utilisant l'inférence structurelle de graphes de la ligne médiane est ensuite développée. Elle passe par une nécessaire étape, chapitre 5, de mise en correspondance de graphes de la ligne médiane. Différentes méthodes de mise en correspondance sont présentées, finalement la methode procédant par recherche de cliques dans un graphe est développée. La construction du graphe de mise en correspondance est tout d'abord présentée, ensuite la recherche de cliques est abordée a l'aide de méthodes heuristiques de parcours (recuit simule et algorithmes génétiques). Le chapitre 6 développe le processus d'inférence de graphes de la ligne médiane mis en œuvre, il permet d'inférer des coupes intermediaires qui sont empilées pour finalement donner le volume tridimensionnel recherche. Le chapitre 7 est consacre a la présentation des divers résultats et de leurs conséquences, il présenté aussi d'autres applications possibles des différentes techniques developpees

Cette thèse contient quelques applications des chaînes de Markov et des processus de décision markoviens pour la contrôle de congestion et de puissance. D´abord nous étudions le comportement de la taille de la fenêtre d´une source qui utilise l´algorithme MIMD. Nous montrons que le logarithme de la taille de la fenêtre suit une récurrence stochastique additive, et est une chaîne de Markov. Nous montrons aussi que le débit obtenu par une source est proportionnel à l´inverse de la probabilité de perte d´un paquet. Ensuite, nous analysons le processus de la taille de la fenêtre d´un algorithme de contrôle de congestion en temps continu. Nous pourvoyons des conditions sous lesquelles deux algorithmes ont le même comportement. Puis, nous étudions le processus de rapport de deux sources qui utilisent l´algorithme MIMD et qui partagent la capacité d´un goulot d´étranglement. Pour les sources hétérogènes, nous montrons que l´intensité du processus de perte de paquet doit être supérieure à une constante qui dépend des paramètres des algorithmes pour que l´indice d´équité s´améliore. Ensuite, nous présentons un modèle stochastique pour obtenir la distribution jointe du nombre instantané de paquets et sa moyenne mobile. Ensuite, nous étudions un problème de commande optimale en temps discret. Un appareil mobile veut transmettre des paquets et conserver son énergie en même temps. Nous montrons que la politique optimale est un contrôle à seuil. Enfin, par simulations, nous étudions le délai des flots TCP sur la voie descendante de l´UMTS lorsque deux politiques différentes de commutation de canaux sont utilisées.

Cette thèse traite de la Vision par Ordinateur - VO - et de sa relation avec l'Intelligence Artificielle - IA. Elle est composée de trois parties. La partie I "La Vision par Ordinateur - présentation et réflexions" donne, après une définition des deux domaines, un aperçu des approches théoriques et des réalisations existantes en VO utilisant des concepts de l'IA. Nous développons ensuite notre approche qui intégre 1e concept de structures de contrôle au sens de l'IA dans un système algorithmique incrémental (à base de coroutines). Cette approche, et quelques applications du système CAIMAN qui en résulte, sont détaillées dans les parties II et III_ La partie II "De la construction d'indices visuels" analyse des problèmes algorithmiques importants pour la vision "de bas niveau", notamment celui de l'extraction de segments de droites- La partie III "Sur la reconnaissance d'objets" étudie le problème de l'interprétation d'indices visuels en termes de modèles symboliques, et analyse plusieurs méthodes d'IA <br />permettant d'en maîtriser la combinatoire, en particulier la stratégie de prédiction - vérification

L'algèbre linéaire est une brique de base essentielle du calcul scientifique. Initialement dominée par le calcul numérique, elle connaît depuis les dix dernières années des progrès considérables en calcul exact. Ces avancées algorithmiques rendant l'approche exacte envisageable, il est devenu nécessaire de considérer leur mise en pratique. Nous présentons la mise en oeuvre de routines de base en algèbre linéaire exacte dont l'efficacité sur les corps finis est comparable celles des BLAS numériques. Au délà des applications propres au calcul exact, nous montrons qu'elles offrent une alternative au calcul numérique multiprécision pour la résolution de certains problèmes numériques mal conditionnés.<br /><br />Le calcul du polynôme caractéristique est l'un des problèmes classiques en algèbre linéaire. Son calcul exact permet par exemple de déterminer la similitude entre deux matrices, par le calcul de la forme normale de Frobenius, ou la cospectralité de deux graphes. Si l'amélioration de sa complexité théorique reste un problème ouvert, tant pour les méthodes denses que boîte noire, nous abordons la question du point de vue de la praticabilité : des algorithmes adaptatifs pour les matrices denses ou boîte noire sont dérivés des meilleurs algorithmes existants pour assurer l'efficacité en pratique. Cela permet de traiter de façon exacte des problèmes de dimensions jusqu'alors inaccessibles.

Cette thèse présente un algorithme robuste et efficace du calcul<br /> d'une forme paramétrée exacte de la courbe d'intersection de deux<br /> quadriques définies par des équations implicites à coefficients rationnels. Pour la première fois, le<br /> paramétrage que nous obtenons contient toutes les informations<br /> topologiques de la courbe et est assez simple pour être exploité<br /> dans des applications géométriques non triviales.<br /><br /> De nombreux progrès, dans différents domaines, ont été<br /> nécessaires pour atteindre ce résultat. Nous avons réalisé une étude<br /> exhaustive de tous les cas possibles d'intersection, d'abord dans<br /> $\Pp^3(\C)$ en nous basant sur les travaux de Segre, puis dans $\Pp^3(\R)$ <br /> en exploitant les résultats d'Uhlig sur la réduction simultanée de<br /> deux formes quadratiques réelles. Cette étude systématique nous a<br /> permis de maîtriser complètement la géométrie inhérente à<br /> l'intersection de deux quadriques. Nous sommes maintenant capables<br /> de déterminer toutes les caractéristiques de la courbe<br /> d'intersection, à savoir son genre, ses points singuliers, le nombre<br /> de ses composantes algébriques et connexes, et les incidences entre<br /> ces composantes. Quand il en existe, nous<br /> trouvons un paramétrage rationnel des composantes de la courbe<br /> d'intersection. En ce sens, notre algorithme est optimal.<br /> Nous avons aussi fait des progrès significatifs sur la complexité de l'expression radicale des<br /> coefficients du paramétrage obtenu.<br /> Notre résultat est quasi-optimal dans le sens où les coefficients du paramétrage<br /> de la courbe d'intersection que nous calculons contiennent au plus<br /> une racine carrée non nécessaire dans leur expression. <br /> De plus, notre résultat est optimal dans le cas le pire,<br /> dans le sens où pour chaque type de courbe d'intersection<br /> (par exemple une quartique régulière, ou une cubique et une droite, ou<br /> deux coniques), il existe des paires de quadriques pour lesquelles le<br /> nombre de racines carrées apparaissant dans l'expression des<br /> coefficients de notre paramétrage est minimal.<br /><br /> Enfin, nous avons réalisé une implantation complète de notre<br /> algorithme en MuPAD qui nous a permis d'afficher des<br /> performances inédites, tant en terme de vitesse d'exécution qu'en terme de<br /> simplicité du résultat obtenu.

Nous considérons ici le problème où deux programmes différents situés sur deux grappes d'ordinateurs distantes, reliées par un réseau à haut débit, forment un couplage de code et échangent<br />régulièrement des données. Un tel échange s'effectue par une redistribution de données. Nous étudions comment effectuer une telle redistribution le plus efficacement possible en minimisant temps de communication et congestion du réseau.<br /><br />Nous utilisons pour ce faire, une modélisation du problème à l'aide de graphes bipartis. Le modèle choisi permet une prise en compte du délai d'initialisation des communications, des différentes bandes passantes et impose une limite d'une communication simultanée par interface réseau (modèle 1-port) et de k communications simultanées sur la dorsale.<br /><br />Nous effectuons une validation expérimentale du modèle puis l'utilisons pour développer deux algorithmes d'ordonnancement<br />des communications. Nous montrons que chacun d'entre eux<br />est un algorithme d'approximation garantissant un temps d'exécution dans le pire des cas 8/3 fois plus élevé que le temps optimal.<br />Nous concluons l'étude de ces algorithmes par une série d'expériences démontrant de bonnes performances en pratique.<br /><br /><br />Enfin, nous étendons le problème initial au cas de grappes hétérogènes :<br />ce cas imposant de sortir du modèle 1-port, nous montrons comment modifier nos algorithmes pour en tirer parti.<br />Nous étudions également le cas de redistributions exécutées en régime permanent sur un réseau d'une topologie plus complexe autorisant les communications locales.