L'objectif de ce travail est de modéliser la formation, la maintenance et la réorganisation des cartes corticales somesthésiques en utilisant la théorie des champs neuronaux dynamiques. Un champ de neurones dynamique est une équation intégro-différentiel qui peut être utilisée pour décrire l'activité d'une surface corticale. Un tel champ a été utilisé pour modéliser une partie des aires 3b de la région du cortex somatosensoriel primaire et un modèle de peau a été conçu afin de fournir les entrées au modèle cortical. D'un point de vue computationel, ce modèle s'inscrit dans une démarche de calculs distribués, numériques et adaptatifs. Ce modèle s'avère en particulier capable d'expliquer la formation initiale des cartes mais aussi de rendre compte de leurs réorganisations en présence de lésions corticales ou de privation sensorielle, l'équilibre entre excitation et inhibition jouant un rôle crucial. De plus, le modèle est en adéquation avec les données neurophysiologiques de la région 3b et se trouve être capable de rendre compte de nombreux résultats expérimentaux. Enfin, il semble que l'attention joue un rôle clé dans l'organisation des champs récepteurs du cortex somato-sensoriel. Nous proposons donc, au travers de ce travail, une définition de l'attention somato-sensorielle ainsi qu'une explication de son influence sur l'organisation des cartes au travers d'un certain nombre de résultats expérimentaux. En modifiant les gains des connexions latérales, il est possible de contrôler la forme de la solution du champ, conduisant à des modifications importantes de l'étendue des champs récepteurs. Celà conduit au final au développement de zones finement cartographiées conduisant à de meilleures performances haptiques.

Les travaux présentés sont à la frontière entre sciences des surfaces et matériaux magnétiques. L'objectif est de tirer parti de procédés classiques d'épitaxie, notamment l'auto-organisation, pour fabriquer des nanostructures intéressantes pour le magnétisme. ·Pour la recherche fondamentale : des processus, tels que le renversement d'aimantation, existant dans tous les matériaux réels mais ne pouvant y être analysés du fait de leur complexité, sont étudiés dans des systèmes modèles. ·L'intégration d'éléments magnétiques auto-organisés dans des dispositifs n'est actuellement pas envisageable, car ces nanostructures sont non magnétiques du fait de leur très faible épaisseur. Deux procédés ont été développés pour obtenir une plus forte épaisseur (plusieurs nanomètres), et donc des structures fonctionnelles à 300K.

Le travail présenté dans cette thèse porte sur les réseaux MANets sans centralisation ni administration dans lesquels les utilisateurs sont mobiles et non nécessairement liés entre eux par une organisation humaine. Notre contribution consiste en une architecture totalement décentralisée permettant de sécuriser les échanges au sein de tels réseaux. Sa concrétisation, l'application SManet, repose sur un module administrateur embarqué sur carte à puce chargé de tâches habituellement réalisées par une entité centralisée. Chaque dispositif utilisateur possède une carte équipée de ce module qui procède à toutes les opérations de contrôle assurant le bon comportement de son hôte et la sécurité des communications avec les autres possesseurs d'une carte. Cette solution permet de mettre en place des échanges sûrs, n'importe où, n'importe quand, sans aucune planification et donc sans aucune oraganisation humaine préalable sous-jacente.

Les avancées de la biologie contemporaine, posent de façon nouvelle des problèmes philosophiques anciens. Ceux des rapports entre le vivant et l'inanimé, entre le corps et l'esprit, l'erreur et la vérité, sont les plus évidents. La philosophie de Spinoza, bien que datant du 17e siècle, apporte à ces problèmes des solutions plus pertinentes que la plupart des philosophies plus récentes, développées dans les siècles qui l'ont suivie. En retour, les acquis actuels des sciences physiques et biologiques, notamment des neurosciences cognitives, permettent de porter un nouveau regard sur certaines notions propres à la philosophie de Spinoza, telles que sa «petite physique», la nature cause de soi, la notion de matière, l'essence des choses, les genres de connaissance, qui acquièrent de ce fait un surcroît d'actualité. / Old philosophical problems are raised in renewed ways by advances in biology of today. Most obvious are the problems of relationship between living and non-living, mind and body, error en truth. Spinoza's philosophy, although from 17th century, offers solutions to these problems more relevant than most more recent philosophies. In return, present knowledge from physical and biological sciences, especially cognitive neurosciences, can provide a new look at some specifically Spinozist notions such as his "little physics", Nature as cause of itself, the notion of matter, the essence of a thing, kinds of knowledge, which gain all the more interest from a present day point of view.

Des matériaux hybrides de classe II ont été préparés à partir de précurseurs bis(tripropynylstannylés). Deux familles de précurseurs sol-gel incluant des espaceurs hydrocarbonés et thiophénique ont été obtenues et conduisent à des matériaux hybrides auto-organisés où les plans d’oxyde sont séparés par les espaceurs organiques. Ainsi l’espaceur rigide a donné lieu à une structure pseudo-lamellaire montrant une bande d’émission monomère avec un assez faible décalage vers le rouge par rapport à l'émission des précurseurs en solution. En revanche, alors que les xérogels thiényle plus désordonnés conduisent à une large émission caractéristique de la formation d’excimères ou de dimères. Par ailleurs, des films minces contenant les espaceurs alkylène et arylalkylène ont été préparés et ont montré une morphologie "pseudoparticulaire" poreuse et un ordre à courte distance contenant des réseaux SnOx. De façon inattendue, ces films minces hybrides détectent le dihydrogène dès une température de 50 °C dans la gamme 200-10000 ppm. A partir de ces films hybrides minces, le dioxyde d'étain cristallin (SnO2) a été préparé par un post-traitement thermique. Comme prévu, ces films SnO2 cassitérite détectent le dihydrogène et, dans une moindre mesure le monoxyde de carbone avec une température optimale de fonctionnement comprise entre 300 et 350 °C. / Class II hybrid materials were prepared from ditin hexaalkynides. Two families of precursors, including either hydrocarbon or oligothiophene-based spacers, were obtained and led by the sol-gel process to self-assembled organotin-based hybrid materials made of planes of oxide separated by organic bridges. Thus, the rigid thienyl spacer gave rise to a “pseudo-lamellar” structure that showed a monomer emission band with a rather small red-shift compared with to the emission of the precursor in solution. However more disordered thienyl xerogels led to broad emission features assigned to excimer or dimer formation. Moreover, thin films containing alkylene- and arylalkylene bridged have been prepared and showed a “pseudoparticulate” porous morphology and a short-range hierarchical order in the organic-inorganic SnOx pseudoparticles. Unexpectedly these hybrid thin films detect hydrogen gas at a temperature as low as 50 °C at the 200-10000 ppm level. From these hybrid thin films, crystalline tin dioxide (SnO2) were prepared by a thermal post-treatment. As expected, cassiterite SnO2 films detected H2 and to a less extent CO with a best operating temperature comprised between 300 and 350 °C.

Depuis plusieurs années, l’agrégation de données sont considérés comme un domaine émergent et prometteur tant dans le milieu universitaire que dans l’industrie. L’énergie et la capacité du réseau seront donc économisées car il y aura moins de transmissions de données. Le travail de cette thèse s’intéresse principalement aux fonctions d’agrégation Nous faisons quatre contributions principales. Tout d’abord, nous proposons deux nouvelles métriques pour évaluer les performances des fonctions d’agrégations vue au niveau réseau : le taux d’agrégation et le facteur d’accroissement de la taille des paquets. Le taux d’agrégation est utilisé pour mesurer le gain de paquets non transmis grâce à l’agrégation tandis que le facteur d’accroissement de la taille des paquets permet d’évaluer la variation de la taille des paquets en fonction des politiques d’agrégation. Ces métriques permettent de quantifier l’apport de l’agrégation dans l’économie d’énergie et de la capacité utilisée en fonction du protocole de routage considéré et de la couche MAC retenue. Deuxièmement, pour réduire l’impact des données brutes collectées par les capteurs, nous proposons une méthode d’agrégation de données indépendante de la mesure physique et basée sur les tendances d’évolution des données. Nous montrons que cette méthode permet de faire une agrégation spatiale efficace tout en améliorant la fidélité des données agrégées. En troisième lieu, et parce que dans la plupart des travaux de la littérature, une hypothèse sur le comportement de l’application et/ou la topologie du réseau est toujours sous-entendue, nous proposons une nouvelle fonction d’agrégation agnostique de l’application et des données devant être collectées. Cette fonction est capable de s’adapter aux données mesurées et à leurs évolutions dynamiques. Enfin, nous nous intéressons aux outils pour proposer une classification des fonctions d’agrégation. Autrement dit, considérant une application donnée et une précision cible, comment choisir les meilleures fonctions d’agrégations en termes de performances. Les métriques, que nous avons proposé, sont utilisées pour mesurer la performance de la fonction, et un processus de décision markovien est utilisé pour les mesurer. Comment caractériser un ensemble de données est également discuté. Une classification est proposée dans un cadre précis. / Wireless Sensor Networks (WSNs) have been regarded as an emerging and promising field in both academia and industry. Currently, such networks are deployed due to their unique properties, such as self-organization and ease of deployment. However, there are still some technical challenges needed to be addressed, such as energy and network capacity constraints. Data aggregation, as a fundamental solution, processes information at sensor level as a useful digest, and only transmits the digest to the sink. The energy and capacity consumptions are reduced due to less data packets transmission. As a key category of data aggregation, aggregation function, solving how to aggregate information at sensor level, is investigated in this thesis. We make four main contributions: firstly, we propose two new networking-oriented metrics to evaluate the performance of aggregation function: aggregation ratio and packet size coefficient. Aggregation ratio is used to measure the energy saving by data aggregation, and packet size coefficient allows to evaluate the network capacity change due to data aggregation. Using these metrics, we confirm that data aggregation saves energy and capacity whatever the routing or MAC protocol is used. Secondly, to reduce the impact of sensitive raw data, we propose a data-independent aggregation method which benefits from similar data evolution and achieves better recovered fidelity. Thirdly, a property-independent aggregation function is proposed to adapt the dynamic data variations. Comparing to other functions, our proposal can fit the latest raw data better and achieve real adaptability without assumption about the application and the network topology. Finally, considering a given application, a target accuracy, we classify the forecasting aggregation functions by their performances. The networking-oriented metrics are used to measure the function performance, and a Markov Decision Process is used to compute them. Dataset characterization and classification framework are also presented to guide researcher and engineer to select an appropriate functions under specific requirements.

La communication humaine vise principalement à transmettre de l'information par le biais de l'utilisation de langues. Plusieurs chercheurs ont soutenu l'hypothèse selon laquelle les limites de la capacité du canal de transmission amènent les locuteurs de chaque langue à encoder l'information de manière à obtenir une répartition uniforme de l'information entre les unités linguistiques utilisées. Dans nos recherches, la stratégie d'encodage de l'information en communication parlée est connue comme résultant de l'interaction complexe de facteurs neuro-cognitifs, linguistiques, et sociolinguistiques et nos travaux s'inscrivent donc dans le cadre des systèmes adaptatifs complexes. Plus précisément, cette thèse vise à mettre en évidence les tendances générales, translinguistiques, guidant l'encodage de l'information en tenant compte de la structure des langues à trois niveaux d'analyse (macrosystémique, mésosystémique, et microsystémique). Notre étude s'appuie ainsi sur des corpus oraux et textuels multilingues dans une double perspective quantitative et typologique. Dans cette recherche, la langue est définie comme un système adaptatif complexe, régulé par le phénomène d'auto-organisation, qui motive une première question de recherche : "Comment les langues présentant des débits de parole et des densités d'information variés transmettent-elles les informations en moyenne ?". L'hypothèse défendue propose que la densité moyenne d'information par unité linguistique varie au cours de la communication, mais est compensée par le débit moyen de la parole. Plusieurs notions issues de la théorie de l'information ont inspiré notre manière de quantifier le contenu de l'information et le résultat de la première étude montre que le débit moyen d'information (i.e. la quantité moyenne d'information transmise par seconde) est relativement stable dans une fourchette limitée de variation parmi les 18 langues étudiées. Alors que la première étude propose une analyse de l'auto-organisation au niveau macro- systémique, la deuxième étude porte sur des sous-systèmes linguistiques tels que la phonologie et la morphologie : elle relève donc d'une analyse au niveau mésosystémique. Elle porte sur les interactions entre les modules morphologique et phonologique en utilisant les mesures de la complexité linguistique de ces modules. L'objectif est de tester l'hypothèse d'uniformité de la complexité globale au niveau mésosystémique. Les résultats révèlent une corrélation négative entre la complexité morphologique et la complexité phonologique dans les 14 langues et vont dans le sens de l'hypothèse de l'uniformité de la complexité globale d'un point de vue typologique holistique. La troisième étude analyse l'organisation interne des sous-systèmes phonologiques au moyen de la notion de charge fonctionnelle (FL) au niveau microsystémique. Les contributions relatives des sous-systèmes phonologiques (segments, accents, et tons) sont évaluées quantitativement en estimant leur rôle dans les stratégies lexicales. Elles sont aussi comparées entre 2 langues tonales et 7 langues non-tonales. En outre, la distribution interne de la charge fonctionnelle à travers les sous-systèmes vocaliques et consonantiques est analysée de façon translinguistique dans les 9 langues. Les résultats soulignent l'importance du système tonal dans les distinctions lexicales et indiquent que seuls quelques contrastes dotés d'une charge fonctionnelle élevée sont observés dans les distributions inégales de charge fonctionnelle des sous-systèmes dans les 9 langues. Cette thèse présente donc des études empiriques et quantitatives réalisées à trois niveaux d'analyse, qui permettent de décrire des tendances générales parmi les langues et apportent des éclaircissements sur le phénomène d'auto-organisation. / The main goal of using language is to transmit information. One of the fundamental questions in linguistics concerns the way how information is conveyed by means of language in human communication. So far many researchers have supported the uniform information density (UID) hypothesis asserting that due to channel capacity, speakers tend to encode information strategically in order to achieve uniform rate of information conveyed per linguistic unit. In this study, it is assumed that the encoding strategy of information during speech communication results from complex interaction among neurocognitive, linguistic, and sociolinguistic factors in the framework of complex adaptive system. In particular, this thesis aims to find general cross-language tendencies of information encoding and language structure at three different levels of analysis (i.e. macrosystemic, mesosystemic, and microsystemic levels), by using multilingual parallel oral and text corpora from a quantitative and typological perspective. In this study, language is defined as a complex adaptive system which is regulated by the phenomenon of self-organization, where the first research question comes from : "How do languages exhibiting various speech rates and information density transmit information on average ?". It is assumed that the average information density per linguistic unit varies during communication but would be compensated by the average speech rate. Several notions of the Information theory are used as measures for quantifying information content and the result of the first study shows that the average information rate (i.e. the average amount of information conveyed per second) is relatively stable within a limited range of variation among the 18 languages studied. While the first study corresponds to an analysis of self-organization at the macrosystemic level, the second study deals with linguistic subsystems such as phonology and morphology and thus, covers an analysis at the mesosystemic level. It investigates interactions between phonological and morphological modules by means of the measures of linguistic complexity of these modules. The goal is to examine whether the equal complexity hypothesis holds true at the mesosystemic level. The result exhibits a negative correlation between morphological and phonological complexity in the 14 languages and supports the equal complexity hypothesis from a holistic typological perspective. The third study investigates the internal organization of phonological subsystems by means of functional load (FL) at the microsystemic level. The relative contributions of phonological subsystems (segments, stress, and tones) are quantitatively computed by estimating their role of lexical strategies and are compared in 2 tonal and 7 non-tonal languages. Furthermore, the internal FL distribution of vocalic and consonantal subsystems is analyzed cross-linguistically in the 9 languages. The result highlights the importance of tone system in lexical distinctions and indicates that only a few salient high-FL contrasts are observed in the uneven FL distributions of subsystems in the 9 languages. This thesis therefore attempts to provide empirical and quantitative studies at the three different levels of analysis, which exhibit general tendencies among languages and provide insight into the phenomenon of self-organization.

Prédire la statistique des grandes échelles des écoulements turbulents constitue un enjeu important. Pour l'équation d'Euler 2D et des modèles analogues d'écoulements géophysiques, une auto-organisation est observée (formation de cyclones/anticyclones, jets intenses). La mécanique statistique d'équilibre des écoulements bidimensionnels s'est avérée fondamentale et pertinente même en présence de forçage et dissipation, dans la limite inertielle. La thèse est motivée par le phénomène de transitions aléatoires entre deux topologies différentes, lié à une bistabilité. Il s'agit de prédire la multiplicité des équilibres d'un écoulement (quasi) bidimensionnel. On développe une classification des transitions de phase, pour des équilibres (statistiques et/ou dynamiques) d'un tel écoulement. Les diagrammes de phase font apparaître la présence générique de points critiques et tricritiques, et des domaines d'inéquivalence d'ensembles statistiques. Dans le cas d'une géométrie annulaire, on décrit les effets de la topographie et de la conservation de deux circulations. Des analogies avec la bistabilité du courant océanique Kuroshio sont proposées à partir de cette étude académique. Enfin, pour le système Euler 2D, on détaille un résultat de mécanique statistique dans l'ensemble énergie-enstrophie : la distribution microcanonique, construite à partir du théorème de Liouville en dimension finie, correspond à la maximisation d'une entropie de mélange de la vorticité. / A most challenging problem in turbulence is to predict the statistics of flows at the large scales. In the case of the 2D Euler equation and analogous models for geophysical flows, the flow is observed to self-organize: cyclones/anticyclones and intense jets form. Equilibrium statistical mechanics has proven to be fundamental and relevant even in the presence of forcing and dissipation, in the inertial limit. The thesis is motivated by the phenomenon of random transitions between two different topologies. This phenomenon implies bistability. The goal is to predict the multiplicity of equilibria for a (quasi) two-dimensional flow. We develop a classification of phase transitions for the (statistical and/or dynamical) equilibria of this flow. Phase diagrams show critical and tricritical points as well as domains of statistical ensemble inequivalence, all this generically. In the case of an annular geometry, the effects of topography and of conserving two circulations are described. Analogies between the bistability of the ocean current Kuroshio and this academic study are suggested. Lastly, for the 2D Euler system, a statistical-mechanical result in the energy-enstrophy ensemble is detailed: the microcanonical distribution, constructed from Liouville's theorem in finite dimension, corresponds to the maximization of a vorticity-mixing entropy.

On s’intéresse dans cette thèse à des systèmes couplés de type champ moyen en étudiant l’existence de l’état de synchronisation qui se caractérise par une distance uniformément bornée dans le temps entre chaque paire de composantes d’une solution. L’étude se base sur une méthode perturbative. Néanmoins les résultats obtenus ne sont pas évidents dans le cas non-perturbé. En outre dans le cas où le système couplé est périodique et grâce au Théorème du point fixe on montre l’existence d’une solution périodique sur le tore. L’étude de stabilité et de stabilité exponentielle est établie dans le cas linéaire et appliquée à ce type de systèmes couplés / We study in this thesis a class of a perturbed interconnected mean-field system, also known as a coupled systems. Under some assumptions we prove the existence of an invariant open set by the flow of the perturbed system ; in other word, we prove that the distance between the components of an orbit is uniformly bounded, this property is also called synchronization. We use the perturbation method to obtain the result. However the result is not trivial for the not perturbed system. We use the fixed point theorem to prove the existence of a periodic orbit in the torus. We study in addition the stability and the exponential stability of such systems by studying the stability of a linear systems.

L'objectif de ce travail est d'une part de comprendre et contrôler la formation de rides périodiques nanométriques produites par pulvérisation ionique de films minces diélectriques. D'autre part, ces surfaces nanostructurées sont utilisées pour guider la croissance et l'organisation de nanoparticules d'argent. Ces systèmes anisotropes sont caractérisés par une position spectrale de la résonance plasmon de surface dépendant de la polarisation de la lumière incidente. Nous étudions d'abord par AFM et GISAXS l'influence des conditions de pulvérisation (angle d'incidence et énergie des ions, température, flux, fluence) sur la morphologie des rides (période, amplitude, ordre, ...). Les paramètres pertinents pour le contrôle de la morphologie sont identifiés ainsi qu'une partie des mécanismes physiques mis en jeu. Ensuite, nous étudions par HAADF-STEM l'influence des conditions de croissance (angle d'incidence du flux métallique, degré d'organisation des rides) sur les propriétés structurales des nanoparticules d'argent. Nous montrons que la croissance préférentielle des nanoparticules le long des rides est favorisée par des effets d'ombrage, ce qui conduit à la formation de chaînes linéaires de même période que les rides sous-jacentes et au sein desquelles les nanoparticules sont plus ou moins alignées et allongées. Cela se traduit par une anisotropie optique en champ lointain variable due à la polydispersité des distances interparticules (inférieures à quelques nanomètres) ainsi que des phénomènes de couplage en champ proche plus ou moins importants. Ces structures peuvent trouver des applications en spectroscopie Raman exaltée de surface (SERS). / On the one hand, the aim of this work is to understand and control the formation of periodic nanometric ripples produced by ion sputtering of dielectric thin films. On the other hand, these nanostructured surfaces are used to guide the growth and organization of silver nanoparticles. These anisotropic systems are characterized by a surface plasmon resonance whose spectral postion is dependent on the polarization of the incident light. We first study the influence of different ion beam sputtering parameters (the ions incidence angle and energy, temperature, energy, flux, fluence) on the ripple morphology (period, amplitude, order, ...) by AFM and GISAXS. The relevant parameters for the control of the ripple morphology are identified as well as some of the physical mechanisms involved. Then, we study the influence of the growth conditions on the structural properties of the nanoparticles (metal deposition angle, ripples pattern quality) by HAADF-STEM. We show that the preferential growth along the ripples is promoted by shadowing effects, thus leading to the formation of linear chains with period similar to the underlying ripples and with more or less elongated and aligned nanoparticles. This results in a far-field tunable optical anisotropy arising from polydisperse interparticle gaps (less than a few nanometers) as well as from more or less strong near-field coupling phenomena. These structures could offer potential for surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) applications.