Cette thèse s’inscrit dans le cadre théorique très général de la conception des systèmessociotechniques complexes. Elle est appliquée au système de l'Appareil à Gouverner des sous-­‐marins. Elle traite, tout particulièrement, de l'étape d’allocation des fonctions entre l’homme et la machine.L’objectif des premiers travaux a été de tester un système automatisant la phase d’analyse de l’information mise à disposition du barreur. Deux expérimentations ont évalué les effets d’une interface "écologique" sur la performance, la charge de travail et la conscience de la situation de barreurs réalisant une tâche de pilotage sur simulateur.Une deuxième phase a consisté à définir différentes solutions d’allocation dynamique des fonctions entre l’homme et la machine dans le système de pilotage de sous-­‐marin. Une expérimentation a évalué l’apport d’une réallocation à la machine de la gestion du cap et/ ou de l'immersion, en fonction de la performance et de la charge de travail de l'opérateur.Les résultats de ces différentes études conduisent à proposer une démarche de conception d'un système sociotechnique qui reprend et enrichit le cadre du CWA (Cognitive Work Analysis) et à discuter du positionnement et de la formalisation del’allocation des fonctions dans le processus de conception des systèmes homme-­‐machine. / This thesis comes within the scope of sociotechnical systems design. It is applied to thesubmarine rudder control system. It focuses, in particular, on the stage of functions allocation between helmsman and machine.The objective of the first experiments was to test an "ecological" interface automating the function of information analysis. Two experiments evaluated its effects on performance, workload and situation awareness of helmsmen performing steering tasks.A second phase consisted in defining different proposals of dynamic allocations of functions between helmsman and machine. An experiment was carried out, in order to evaluate a solution of adaptive automation.The results of these studies lead to propose an approach for designing a socio-­‐technical system, which relies on and enhances the CWA (Cognitive Work Analysis) framework. They lead also to discuss place and formalisation of the functions allocation's stage into the process of sociotechnical systems' design.

La plupart des infrastructures de cloud efficace en énergie proposées dans la littérature ne tiennent pas compte de la disponibilité électrique et des énergies renouvelables dans leurs modèles. L’intégration des énergies renouvelables dans les centres de données réduit considérablement leur consommation d’énergie et leur empreinte carbone. Étant donné que l’énergie renouvelable est intermittente et fluctue en fonction du temps, elle est habituellement sous-utilisée. Nous abordons le problème de l’amélioration de l’utilisation des énergies renouvelables dans un centre de données unique et étudions deux approches : la planification opportuniste et le stockage de l’énergie. Nos résultats démontrent que les deux approches permettent de réduire la consommation d’énergie non-renouvelable sous différentes configurations. Nous étendons ce travail au contexte des Edge Clouds et de l’Internet des Objets dans le cas de l’analyse de flux de données. Nous montrons comment rendre les Edge Clouds plus verts avec une production d’énergie renouvelable sur site combinée à un stockage d’énergie et à une dégradation de performance des applications des utilisateurs. / Most of the energy-efficient Cloud frameworks proposed in literature do not consider electricity availability and renewable energy in their models. Integrating renewable energy into data centers significantly reduces the traditional energy consumption and carbon footprint of these energy-hungry infrastructures. As renewable energy is intermittent and fluctuates with time-varying, it is usually under-utilized. We address the problem of improving the utilization of renewable energy for a single data center and investigate two approaches: opportunistic scheduling and energy storage. Our results demonstrate that both approaches are able to reduce the brown energy consumption under different configurations. We extend this work to the context of Edge Clouds and Internet of Things on the use case of data stream analysis. We show how to make Edge Clouds greener with on-site renewable energy production combined with energy storage and performance degradation of the users’ applications.

La conception d’un entrepôt de données parallèle consiste à choisir l’architecture matérielle,à fragmenter le schéma d’entrepôt de données, à allouer les fragments générés, à répliquer les fragments pour assurer une haute performance du système et à définir la stratégie de traitement et d’équilibrage de charges. L’inconvénient majeur de ce cycle de conception est son ignorance de l’interdépendance entre les sous-problèmes liés à la conception d’un EDP et l’utilisation des métriques hétérogènes pour atteindre le même objectif. Notre première proposition définie un modèle de coût analytique pour le traitement parallèle des requêtes OLAP dans un environnement cluster. Notre deuxième proposition prend en considération l’interdépendance existante entre la fragmentation et l’allocation. Dans ce contexte, nous avons proposé une nouvelle approche de conception d’un EDP sur un cluster de machine. Durant le processus de fragmentation, notre approche décide si le schéma de fragmentation généré est pertinent pour le processus d’allocation. Les résultats obtenus sont très encourageant et une validation est faite sur Teradata. Notre troisième proposition consiste à présenter une méthode de conception qui est une extension de notre travail. Dans cette phase, une méthode de réplication originale, basée sur la logique floue, est intégrée. / Designing a parallel data warehouse consists of choosing the hardware architecture, fragmenting the data warehouse schema, allocating the generated fragments, replicating fragments to ensure high system performance and defining the treatment strategy and load balancing.The major drawback of this design cycle is its ignorance of the interdependence between subproblems related to the design of PDW and the use of heterogeneous metrics to achieve thesame goal. Our first proposal defines an analytical cost model for parallel processing of OLAP queries in a cluster environment. Our second takes into account the interdependence existing between fragmentation and allocation. In this context, we proposed a new approach to designa PDW on a cluster machine. During the fragmentation process, our approach determines whether the fragmentation pattern generated is relevant to the allocation process or not. The results are very encouraging and validation is done on Teradata. For our third proposition, we presented a design method which is an extension of our work. In this phase, an original method of replication, based on fuzzy logic is integrated.

Resource allocation consists in allocating spectrum and power on every link of a network, possibly under power and rate requirements. In the context of cognitive radios, almost 15 years of research produced an impressive amount of theoretical contributions, exploring a wide range of possibilities. However, despite the ever-growing list of imaginable scenarios, we observe in Chapter 2 that most of these studies are based on similar working hypotheses. Our first contribution is to challenge some of these hypotheses, and propose a novel resource allocation scheme. Sticking to realistic assumptions, we show how our scheme reduces both computational complexity and control traffic, compared to other state-of-the-art techniques.<p><p>Due to a majority of the abovementioned studies making some constraining assumptions, realistic system designs and experimental demonstrations are much more quiet and unharvested fields. In an effort to help this transition from theory to practice, our second contribution is a four-nodes cognitive network demonstrator, presented in Chapter 3. In particular, we aim at providing a modular platform available for further open collaboration: different options for spectrum sensing, resource allocation, synchronisation and others can be experimented on this demonstrator. As an example, we develop a simple protocol to show that our proposed resource allocation scheme is fully implementable, and that primary users can be avoided using our approach.<p><p>Chapter 4 aims at removing another working hypothesis made when developping our resource allocation scheme. Indeed, resource alloca- tion is traditionally a Media Access Control (MAC) layer problem. This means that when solving a resource allocation problem in a network, the routing paths are usually assumed to be known. Conversely, the routing problem, which is a network layer issue, usually assumes that the available capacities on each link of the network (which depend on resource allocation) are known. Nevertheless, these two problems are mathematically entangled, and a cross-layer allocation strategy can best decoupled approaches in several ways, as we discuss in Chapter 4. Accordingly, our third and last contribution is to develop such a cross-layer allocation scheme for the scenario proposed in previous chapters.<p><p>All conclusions are summarised in Chapter 5, which also points to a few tracks for future research. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Insurance companies or other financial institutions face financial risks during their various activites. Risk capital is allocated in order to cover these risks. The goal of capital allocation is to redistribute this capital to various constituents of the firm with respect to their riskiness. The thesis deals with risk measures and allocation methods. Special emphasis is put on the notions of coherent risk measures and coherent allocation methods. Conditions of coherence are checked for certain allocation methods. The thesis also deals with practical calculation of allocations to individual risks using allocation methods. 1

With the advancement of semiconductor technology, the System on Chip (SoC) is becoming more and more complex, so the on-chip communication has become a bottleneck of SoC Design. Since the traditional bus system is inefficient and not scalable, the Network-On-Chip (NoC) has emerged as the promising communication mechanism for complex SoCs. As some systems have specific performance requirements, such as a minimum throughput (for real-time streaming data) or bounded latency (for interrupts, process synchronization, etc), communication with Guaranteed Service (GS) support becomes crucial for predictable SoC architectures. Circuit Switching (CS) is a popular approach to support GS, which firstly has to allocate an exclusively connection (circuit) between the source and destination nodes, and then the data packets are delivered over this connection. However, it is inefficient and inflexible because the resource is occupied by single connection during its whole lifetime, which can block other communications. Hence, two extensions of CS have been proposed to share resources: i) Time-Division Multiplexing (TDM), in which the available link capacity is split into multiple time slots to be shared by different flows in TDM scheme; and ii) Space-Division-Multiplexing (SDM), in which only a subset (sub-channel) of the link wires is exclusively allocated to a specific connection, while the remaining wires of the link can be used by other flows. The connection allocation is critical for CS, since the data delivery can start only after the associated connection is allocated. In this thesis, we propose a dedicated hardware connection allocator to solve the dynamic connection allocation problem for CS NoCs, which has to i) allocate a contention-free path between source-destination pairs and ii) allocate appropriate portions of link bandwidth (appropriate number of time slots and subsets) along the path. The dedicated connection allocator, called NoCManager, solves the connection allocation problem by employing a trellis-search based shortest path algorithm. The trellis search can explore all possible paths between source node and destination. Moreover, it shall find the requested path in a fixed low latency and can guarantee the path optimality in terms of path length if the path is available. In this thesis, two different trellis graphs, Forward-Backtrack trellis and Register-Exchange trellis are proposed. The Forward-Backtrack trellis completes the path search in two steps: forward search and backtracking. Firstly, the forward search begins at source node that traverses the network to find the free path. When destination node is reached, the backtrack starts from destination to select the survivor path and collect the associated path parameters. However, Register-Exchange trellis saves the entire survivor path sequences during forward search. Consequently, the backtracking step can be omitted, and thus the allocation time is halved compared to forward-backtrack approaches. Moreover, each trellis graph consists of three categories, unfolded structure, folded structure and bidirectional structure. The unfolded structure can provide high allocation speed while folded structure is more efficient from a hardware point of view. The bidirectional structure starts the search at two sides, source node and destination node simultaneously, so the allocation speed is 2 times faster than previous unidirectional search. Furthermore, in order to address the scalability issue of previous centralized systems, the partitioned architecture (i.e. spatial partitioning technique) is proposed to divide the large system into multiple smaller differentiated logical partitions served by local NoCManagers. This partitioning technique keeps the request load of the manager and manager-node communication overhead moderate. Inside each partition, the path search problem is solved by a local manager with trellis-search algorithm. To establish a path that crosses partitions, the managers communicate with each other in distributed manner to converge the global path. In order to further enhance the path diversity and resource utilization, we adopt the combined TDM and SDM technique. In combined TDM-SDM approach, each SDM sub-channel is split into multiple time slots so that can be shared by multiple flows. Hence, the number of sub-channels can be kept moderate to reduce router complexity, while still providing higher path diversity than TDM scheme. In order to investigate and optimize TDM-SDM partitioning strategy, we studied the influence of different TDM-SDM link partitioning strategies on success rate and path length that allowed us to find the optimal solution. The dedicated connection allocator using the trellis-search algorithm is employed for TDM, SDM and TDM-SDM CS. In the end, we present the router architecture that combines the circuit-switching network (for GS communication) and packet-switching network (for best-effort communication).

Une grande partie des organismes hermaphrodites, qu’il s’agisse de plantes ou d’animaux, est capable de se reproduire par autofécondation, comme alternative à la fécondation croisée. Or les modèles théoriques prédisent un ensemble de conséquences évolutives importantes liées à l’autofécondation. La première prédiction est qu'une population pratiquant l'autofécondation est moins sensible à la dépression de consanguinité qu'une population à reproduction croisée, car une partie de la dépression a été « purgée », c’est-à-dire que les allèles délétères récessifs sont éliminés par la sélection naturelle plus facilement en autofécondation. Cette purge entraine en retour une sélection positive sur l’autofécondation. On attend aussi chez ces populations l’évolution de traits facilitant l’autofécondation (par ex., des fleurs fermées), ainsi qu’une réallocation de ressources de la fonction mâle vers la fonction femelle, en raison d’une sélection sexuelle réduite sur la fonction mâle. Une reproduction par autofécondation va aussi considérablement affecter la variabilité disponible en raison d’une taille efficace de population divisée par deux, augmentant les effets de dérive. Par ailleurs, la moindre efficacité de la recombinaison va augmenter la sensibilité aux interférences sélectives (sélection d’arrière-plan, balayage sélectif) et diminuer la probabilité de fixer plusieurs mutations avantageuses dans le même génome. En d’autres termes, l’autofécondation conduit à un fardeau génétique plus lourd, et diminue les capacités d'adaptation et l’efficacité de la sélection naturelle. On prédit donc que les espèces autofécondantes ont une probabilité d’extinction plus grande que les espèces allofécondantes – elles constituent un cul-de-sac évolutif. Ces prédictions ont pour l’essentiel été évaluées chez des plantes, voire ne l’ont pas été du tout. L’objectif de cette thèse est d’apporter des éléments permettant de les tester chez des animaux, les escargots hermaphrodites d’eau douce. Pour ce faire, nous avons opté pour une approche d’évolution expérimentale permettant de contrôler régime de reproduction, conditions environnementales et pressions de sélection. Notre modèle d’étude est Physa acuta, une espèce allofécondante qui est capable de se reproduire par autofécondation et nous avons des lignées expérimentales se reproduisant soit en allofécondation stricte soit alternant avec une génération d’autofécondation depuis 20 à 30 générations au laboratoire. La première expérience montre que non seulement la dépression de consanguinité est largement purgée en une dizaine de génération d’autofécondation, mais aussi que le temps d’attente (un trait positivement corrélé au taux d’allofécondation) a fortement diminué. Nous n’observons en revanche aucune réallocation sur la fonction femelle. La deuxième expérience dans laquelle nous avons comparé la réponse à la sélection sur un trait morphologique en autofécondation et en allofécondation montre qu’une population en autofécondation répond d’abord mieux car les allèles sont progressivement placés à l’état homozygote mais cet avantage s’épuise rapidement probablement à cause des interférences sélectives car en trois générations elles commencent à répondre plus lentement que la même population en allofécondation (le trait considéré était la forme de la coquille). Ces travaux apportent des éléments nouveaux quant à notre compréhension de l’évolution de l’autofécondation, et proposent des éléments expérimentaux novateurs quant à la moindre adaptabilité des espèces autofécondantes. / Many hermaphroditic organisms, either plants or animals, are able to reproduce by self-fertilization, at least alternatively with cross fertilization. Theoretical models predict several important consequences linked to this mating system. The first prediction is that a selfing population is less sensitive to inbreeding depression than an outcrossing one, because part of the depression can be « purged » meaning that the recessive deleterious alleles are easier to eliminate by natural selection under selfing. This purge creates a positive feedback to favour self fertilization. In these circumstances, we also expect the evolution of traits facilitating self fertilization (for example closed flowers) and a reallocation of resources from the male to the female function, because sexual selection is reduced in the male function. Self-fertilization also affects standing variation, as the effective population size is divided by two, enhancing the effects of drift. In addition, recombination becomes inefficient, increasing the extent of selective interference among loci (background selection, selective sweep) and decreasing the probability to fix several advantageous mutations in the same genome. In other words, self-fertilization decreases the adaptive potential and the efficiency of natural selection. We then predict that autogamous species have a higher probability of extinction, this is called the “dead end hypothesis”. Some of these predictions have been tested mainly in plants or not at all. The aim of this thesis is to test them in animals, using freshwater snails as model systems. To this end, we followed an experimental evolution approach using laboratory populations of Physa acuta a preferentially outcrossing snail able to reproduce by self-fertilization. These populations were maintained for 20 to 30 generations either under pure outcrossing or under alternating generations of outcrossing and selfing. In a first experiment we show that inbreeding depression is largely purged after only ten generations of selfing, but also that the waiting time, (a trait positively correlated to the outcrossing rate) decreased largely. We did not observe however any reallocation in favour of the female function. In a second experiment we compared the response to artificial selection on a morphological trait under selfing and outcrossing. We observed that when an outbred population switches to self-fertilization the response to selection is initially enhanced as alleles are progressively made homozygous. However this advantage is quickly offset by selective interference and after no more than three generations selfing populations start to respond to selection more slowly than outcrossing onesThis work brings new elements for the understanding of the evolution of mating systems, and provides empirical support for the lower adaptability of selfing species.

Cíle diplomové práce jsou popsat procesy probíhající v kontejnerovém přístavním terminálu, vytvořit přehled rozhodovacích problémů vznikajících v kontejnerovém přístavním terminálu z hlediska úrovně jejich typu řízení a plánování (strategické, taktické a operativní) a formulovat vybrané rozhodovací problémy a matematicky je analyzovat.

Thesis is devoted to current trends in approaching cost allocation developed in IBM Cognos TM1 software. Concept, which was originally elaborated in my bachelor thesis, has recently experienced restrictions caused by increasing requirements on analytical tools and information they provide. Goal of the thesis is therefore to analyse causalities of emerging weaknesses, design and develop optimalized and reengineered solution answering current demands. Reqarding the quantitative evaluation of attained results, the thesis is extended with analysis of frameworks and standards dedicated to benchmarking of OLAP tools and their synthesis into own complex model. Proposed model specializes on measuring multiple OLAP applications across four main perspectives including performance, development, usability and financial benefits. Attained results prove, that reengineered model is faster, data richer, easier to use and appropriate for any organization with structured and algorithmic approach to cost allocation. Second half of the thesis focuses on extending the presentation layer to web browser, designing and developing of custom visualizations for most usual analytic tasks. Considering the absence of advanced application interface in IBM Cognos TM1, the thesis also includes theoretical analysis of current trends in API development and design of concept allowing communication and data transportation between applications and TM1 server. In the concluding section of the thesis, proposed concept is materialized into universal library developed in PHP and applied to novel allocation model. Leveraging the library, two exemplary interfaces for allocator operation and data consumption are implemented. Gained knowledge can serve as basis for development of additional components communicationg with TM1 in variety of projects or theoretical framework for API implementation in general.

Cloud-Radio Access Network (C-RAN) est une architecture prometteuse pour faire face à l’augmentation exponentielle des demandes de trafic de données et surmonter les défis des réseaux de prochaine génération (5G). Le principe de base de CRAN consiste à diviser la station de base traditionnelle en deux entités : les unités de bande de base (BaseBand Unit, BBU) et les têtes radio distantes (Remote Radio Head, RRH) et à mettre en commun les BBUs de plusieurs stations dans des centres de données centralisés (pools de BBU). Ceci permet la réduction des coûts d’exploitation, l’amélioration de la capacité du réseau ainsi que des gains en termes d’utilisation des ressources. Pour atteindre ces objectifs, les opérateurs réseaux ont besoin d’investiguer de nouveaux algorithmes pour les problèmes d’allocation de ressources permettant ainsi de faciliter le déploiement de l’architecture C-RAN. La plupart de ces problèmes sont très complexes et donc très difficiles à résoudre. Par conséquent, nous utilisons l’optimisation combinatoire qui propose des outils puissants pour adresser ce type des problèmes.Un des principaux enjeux pour permettre le déploiement du C-RAN est de déterminer une affectation optimale des RRHs (antennes) aux centres de données centralisés (BBUs) en optimisant conjointement la latence sur le réseau de transmission fronthaul et la consommation des ressources. Nous modélisons ce problème à l’aide d’une formulation mathématique basée sur une approche de programmation linéaire en nombres entiers permettant de déterminer les stratégies optimales pour le problème d’affectation des ressources entre RRH-BBU et nous proposons également des heuristiques afin de pallier la difficulté au sens de la complexité algorithmique quand des instances larges du problème sont traitées, permettant ainsi le passage à l’échelle. Une affectation optimale des antennes aux BBUs réduit la latence de communication attendue et offre des gains en termes d’utilisation des ressources. Néanmoins, ces gains dépendent fortement de l’augmentation des niveaux d’interférence inter-cellulaire causés par la densité élevée des antennes déployées dans les réseaux C-RANs. Ainsi, nous proposons une formulation mathématique exacte basée sur les méthodes Branch-and-Cut qui consiste à consolider et ré-optimiser les rayons de couverture des antennes afin de minimiser les interférences inter-cellulaires et de garantir une couverture maximale du réseau conjointement. En plus de l’augmentation des niveaux d’interférence, la densité élevée des cellules dans le réseau CRAN augmente le nombre des fonctions BBUs ainsi que le trafic de données entre les antennes et les centres de données centralisés avec de fortes exigences en termes de latence sur le réseau fronthaul. Par conséquent, nous discutons dans la troisième partie de cette thèse comment placer d’une manière optimale les fonctions BBUs en considérant la solution split du 3GPP afin de trouver le meilleur compromis entre les avantages de la centralisation dans C-RAN et les forts besoins en latence et bande passante sur le réseau fronthaul. Nous proposons des algorithmes (exacts et heuristiques) issus de l’optimisation combinatoire afin de trouver rapidement des solutions optimales ou proches de l’optimum, même pour des instances larges du problèmes. / Cloud Radio Access Network (C-RAN) has been proposed as a promising architecture to meet the exponential growth in data traffic demands and to overcome the challenges of next generation mobile networks (5G). The main concept of C-RAN is to decouple the BaseBand Units (BBU) and the Remote Radio Heads (RRH), and place the BBUs in common edge data centers (BBU pools) for centralized processing. This gives a number of benefits in terms of cost savings, network capacity improvement and resource utilization gains. However, network operators need to investigate scalable and cost-efficient algorithms for resource allocation problems to enable and facilitate the deployment of C-RAN architecture. Most of these problems are very complex and thus very hard to solve. Hence, we use combinatorial optimization which provides powerful tools to efficiently address these problems.One of the key issues in the deployment of C-RAN is finding the optimal assignment of RRHs (or antennas) to edge data centers (BBUs) when jointly optimizing the fronthaul latency and resource consumption. We model this problem by a mathematical formulation based on an Integer Linear Programming (ILP) approach to provide the optimal strategies for the RRH-BBU assignment problem and we propose also low-complexity heuristic algorithms to rapidly reach good solutions for large problem instances. The optimal RRH-BBU assignment reduces the expected latency and offers resource utilization gains. Such gains can only be achieved when reducing the inter-cell interference caused by the dense deployment of cell sites. We propose an exact mathematical formulation based on Branch-and-Cut methods that enables to consolidate and re-optimize the antennas radii in order to jointly minimize inter-cell interference and guarantee a full network coverage in C-RAN. In addition to the increase of inter-cell interference, the high density of cells in C-RAN increases the amount of baseband processing as well as the amount of data traffic demands between antennas and centralized data centers when strong latency requirements on fronthaul network should be met. Therefore, we discuss in the third part of this thesis how to determine the optimal placement of BBU functions when considering 3GPP split option to find optimal tradeoffs between benefits of centralization in C-RAN and transport requirements. We propose exact and heuristic algorithms based on combinatorial optimization techniques to rapidly provide optimal or near-optimal solutions even for large network sizes.