Les insectes ravageurs constituent depuis longtemps une menace sérieuse pour l’agriculture dans plusieurs régions du monde. En particulier, les criquets pèlerins (Schistocerca Gregaria) sont les plus redoutés à cause des dégâts colossaux qu’ils peuvent infliger à une large variété de cultures. Ces derniers, dans leur milieu de reproduction et un ensemble de paramètres climatiques, peuvent être assimilés à un système biophysique. Un système biophysique associe plusieurs composants caractérisés par leur complexité propre et celle de leurs interactions. Par exemple la pluie apporte de l’humidité et le développement du couvert végétal qui sont critiques dans la dynamique de population du criquet pèlerin. Ces systèmes biophysiques peuvent être contrôlés par divers moyens, dont un réseau de surveillance couplant des capteurs sans fil. L’intégration des systèmes biophysiques et des réseaux d’observation peut être un des faits majeurs de cette décennie. Elle permet un échange entre les processus cycliques physiques et les systèmes d’information. Ces derniers permettent de collecter et de traiter les données de terrain et peuvent aussi agir sur le système physique par le biais de boucles rétro-actives. Cette intégration a été possible grâce aux avancées technologiques notées dans les domaines de la micro électronique et de la transmission sans fil. On la trouve dans des domaines émergents tels que l’agriculture fine. Cette thèse est consacrée à la modélisation cellulaire et à la simulation de systèmes physiques. Pour cela, un échantillonnage spatial et temporel d’une zone de reproduction des criquets pèlerins a été réalisé à l’aide d’outils spécifiques avec différentes résolutions, dans le but de générer les systèmes cellulaires. Ces systèmes cellulaires contiennent des informations telles que le vent, la température, l’humidité relative et la pluviométrie. L’échantillonnage spatial permet une représentation de migration et l’échantillonnage temporel permet de suivre l’évolution locale des individus dans une cellule.Les systèmes cellulaires sont transcrits en réseaux de processus communicant et évoluent de manière synchrone afin de reproduire et de simuler le phénomène de migration intercellulaire et le cycle de vie du criquet pèlerin dans une cellule. La construction de ces systèmes a été explorée en profondeur, en faisant varier leur contexte géographique, les critères de classification, la dimension des cellules, la connectivité entre les processus, les comportements collectifs. L’exploration a porté sur la génération de codes parallèles et les performances à l’exécution, essentiellement pour le cas des processus légers.Ce travail a abouti à la production de deux simulateurs paramétriques, le premier est destiné à la dynamique de population des criquets pèlerins en vue d’évaluer l’état de la situation acridienne par un couplage entre les réseaux de surveillance synchrones et les systèmes biophysiques. Le second permet de planifier le déploiement de réseaux de capteurs sans fil dans une zone afin de déterminer l’emplacement des capteurs. / Insect pests have long been a serious threat to agriculture in many parts of the world. In particular, desert locusts (Schistocerca Gregaria) are the most feared because of the colossal damage they can inflict on a wide variety of crops.The latter, in their breeding environment and a set of climatic parameters, can be assimilated to a biophysical system. A biophysical system associates several components characterized by their own complexity and that of their interactions. For example, rain brings moisture and canopy development that is critical in Desert Locust population dynamics. These biophysical systems can be controlled by various means, including a monitoring network coupling wireless sensors. The integration of biophysical systems and observation networks can be one of the major events of this decade. It allows an exchange between physical cyclical processes and information systems. These can collect and process field data and can also act on the physical system through feedback loops. This integration has been made possible thanks to technological advances noted in the fields of microelectronics and wireless transmission. It is found in emerging fields such as fine agriculture. This thesis is devoted to cellular modeling and simulation of physical systems. For this, a spatial and temporal sampling of a Desert Locust breeding area was carried out using specific tools with different resolutions, in order to generate the cellular systems. These cellular systems contain information such as wind, temperature, relative humidity and rainfall. Spatial sampling allows a migration representation and temporal sampling can track the local evolution of individuals in a cell.Cellular systems are transcribed into communicating process networks and evolve synchronously to reproduce and simulate the phenomenon of intercellular migration and the life cycle of the Desert Locust in a cell. The construction of these systems has been explored in depth, making vary their geographical context, the criteria for classification, the cells, connectivity between processes, collective behaviors.Exploration has focused on the generation of parallel codes and performance at the execution, mainly for the case of lite processes.This work has led to the production of two parametric simulators, the first of which is aimed at Desert Locust population dynamics with a view to assessing the state of the locust situation through coupling between synchronous monitoring networks and biophysical systems. The second allows you to plan the deployment of wireless sensor networks in an area to determine the location of the sensors.

Une fois déposé, un sédiment est affecté au cours de son enfouissement par un ensemble de processus, regroupé sous le terme diagenèse, le transformant parfois légèrement ou bien suffisamment pour le rendre méconnaissable. Ces modifications ont des conséquences sur les propriétés pétrophysiques qui peuvent être positives ou négatives, c'est-à-dire les améliorer ou bien les détériorer. Une voie alternative de représentation numérique des processus, affranchie de l'utilisation des réactions physico-chimiques, a été adoptée et développée en mimant le déplacement du ou des fluides diagénétiques. Cette méthode s'appuie sur le principe d'un automate cellulaire et permet de simplifier les phénomènes sans sacrifier le résultat et permet de représenter les phénomènes diagénétiques à une échelle fine. Les paramètres sont essentiellement numériques ou mathématiques et nécessitent d'être mieux compris et renseignés à partir de données réelles issues d'études d'affleurements et du travail analytique effectué. La représentation des phénomènes de dolomitisation de faible profondeur suivie d'une phase de dédolomitisation a été dans un premier temps effectuée. Le secteur concerne une portion de la série carbonatée de l'Urgonien (Barrémien-Aptien), localisée dans le massif du Vercors en France. Ce travail a été réalisé à l'échelle de la section afin de reproduire les géométries complexes associées aux phénomènes diagénétiques et de respecter les proportions mesurées en dolomite. De plus, la dolomitisation a été simulée selon trois modèles d'écoulement. En effet, la dédolomitisation étant omniprésente, plusieurs hypothèses sur le mécanisme de dolomitisation ont été énoncées et testées. Plusieurs phases de dolomitisation per ascensum ont été également simulées sur des séries du Lias appartenant aux formations du groupe des Calcaire Gris, localisées au nord-est de l'Italie. Ces fluides diagénétiques empruntent le réseau de fracturation comme vecteur et affectent préférentiellement les lithologies les plus micritisées. Cette étude a permis de mettre en évidence la propagation des phénomènes à l'échelle de l'affleurement. / Once deposited, sediment is affected by diagenetic processes during their burial history. These diagenetic processes are able to affect the petrophysical properties of the sedimentary rocks and also improve as such their reservoir capacity. The modelling of diagenetic processes in carbonate reservoirs is still a challenge as far as neither stochastic nor physicochemical simulations can correctly reproduce the complexity of features and the reservoir heterogeneity generated by these processes. An alternative way to reach this objective deals with process-like methods, which simplify the algorithms while preserving all geological concepts in the modelling process. The aim of the methodology is to conceive a consistent and realistic 3D model of diagenetic overprints on initial facies resulting in petrophysical properties at a reservoir scale. The principle of the method used here is related to a lattice gas automata used to mimic diagenetic fluid flows and to reproduce the diagenetic effects through the evolution of mineralogical composition and petrophysical properties. This method developed in a research group is well adapted to handle dolomite reservoirs through the propagation of dolomitising fluids and has been applied on two case studies. The first study concerns a mid-Cretaceous rudist and granular platform of carbonate succession (Urgonian Fm., Les Gorges du Nan, Vercors, SE France), in which several main diagenetic stages have been identified. The modelling in 2D is focused on dolomitisation followed by a dedolomitisation stage. For the second study, data collected from outcrops on the Venetian platform (Lias, Mont Compomolon NE Italy), in which several diagenetic stages have been identified. The main one is related to per ascensum dolomitisation along fractures. In both examples, the evolution of the effects of the mimetic diagenetic fluid on mineralogical composition can be followed through space and numerical time and help to understand the heterogeneity in reservoir properties.

Cette thèse s'intéresse à l'étude des méthodes formelles de spécification et de vérification dans le cadre des systèmes d'information. Les systèmes d'informations sont des systèmes dynamiques constitués d'entités et d'associations représentées par la composition en parallèle de processus répliqués issus de différentes classes. De plus, ces systèmes font partie de la classe des systèmes paramétrés. On propose un modèle de spécification de systèmes paramétrés, nommé PASTD, qui est adapté aux systèmes d'information et qui est basé sur la notation des diagrammes états-transitions algébriques (ASTD). Puis, on étudie le problème de sûreté pour les PASTD, à travers la méthode de vérification de couverture pour les systèmes de transitions bien structurés (WSTS). Cette méthode repose sur trois conditions principales : la monotonie, le beau préordre et la pred-base effective. Les PASTD sont montrés comme étant monotones et on définit une sous-classe vérifiant la propriété de beau préordre. Enfin, on décrit une nouvelle méthode, adaptée aux systèmes paramétrés, qui explicite un ensemble de conditions permettant de prouver la pred-base effective. Ces conditions définissent une nouvelle classe appelée RMTS (\emph{Ranked Monotone Transition Systems}). Cette méthode est appliquée aux PASTD.

Établir des preuves de bon fonctionnement des programmes est délicat ; on a recours à des outils de preuve, qui doivent procéder par surapproximation (à cause du théorème de Rice). La complétion d'automate est un tel outil, qui surapproxime l'ensemble des termes accessibles lors de l'exécution d'un programme représenté par un système de réécriture. La stratégie d'évaluation donne l'ordre dans lequel les sous-termes d'un terme doivent être réécrits ; en tenir compte permet une meilleur précision de l'analyse. Notre thèse propose une adaptation de la complétion d'automate à la stratégie en profondeur, utilisée notamment par OCaml. Nous établissons la correction et la précision de notre méthode et montrons comment elle s'inscrit dans le cadre plus large de l'analyse de programmes fonctionnels (OCaml). / Proving that programs behave correctly is difficult; one uses proof tools, which must rely on overapproximation (because of Rice's theorem). Automaton completion is such a tool, which overapproximates the set of reachable terms during the execution of a program represented as a TRS. An evaluation strategy dictates which subterm of a term should be rewritten first; taking this into account allows for a better approximation. Our thesis sets forward an adaptation of automaton completion to the innermost strategy, which is used among others by OCaml. We prove the soundness and the precision of our adaptation and show how it is part of a greater framework for analysis of functional programms (OCaml).

La gestion agroécologique durable des paysages agricoles constitue un très fort enjeu social, écologique et économique. Favoriser les différents services écosystémiques que fournissent ces systèmes complexes, caractérisés par une forte variabilité spatio-temporelle liée aux activités anthropiques, est désormais crucial. Le travail développé dans cette thèse s’est focalisé sur les services de régulation des populations de ravageurs, en développant des modèles spatialisés destinés à identifier les interactions entre paysage et populations dans l’optique d’une gestion intégrée du paysage agricole. L’approche conceptuelle utilisée s’est appuyée sur une réflexion sur les choix de niveaux d’organisation et d’échelles spatio-temporelles pertinentes qui a conduit au développement de deux modèles imbriqués : un simulateur de paysages agricoles (ATLAS) reproduisant la variabilité spatio-temporelle des habitats et un automate cellulaire décrivant les dynamiques pluriannuelles d’un puceron des céréales : Rhopalosiphum padi. Une analyse statistique des résultats a permis d’identifier l’effet des différents paramètres du paysage (composition et climat) sur les densités de pucerons à différentes échelles spatiales au cours des saisons. Ont également été évalués les effets potentiels de différents scénarios de gestion plausibles au sein du paysage agricole étudié. Parmi nos résultats, nous identifions que le remplacement du maïs par le sorgho dans le sud-ouest de la France pourrait conduire à une augmentation des densités de R.padi au sein du paysage au printemps, période particulièrement sensible aux infestations. Nous replaçons ce travail dans le cadre plus large de la favorisation des services écosystémiques et apportons des premiers éléments de réflexion pour une gestion durable du paysage agricole; / Sustainable management of agricultural landscapes is a strong social, ecological and economic challenge. Favouring the different ecosystem services provided by these complex systems, characterized by a strong spatio-temporal variability linked to human activity, is by now crucial. The work developed in this thesis has focused on pest population regulation services, by developing spatialized models in order to identify the interactions between the landscape and populations in the context of an integrated management of the agricultural landscape. The conceptual approach we used is based on careful selection of the levels of organization and spatio-temporal scales which lead to the development of two embedded models: an agricultural landscape simulator (ATLAS) reproducing the spatial-temporal variability of habitats and a cellular automaton describing thepluriannual dynamics of a cereal aphid: Rhopalosiphum padi. A statistical analysis of the results highlighted the effects of different landscape parameters (composition and climate) on aphid densities at different spatial scales throughout the seasons. The potential effects of plausible management scenarios were also evaluated. Amongst our results, we identify the replacement of corn by sorghum in the south-western part of France to potentially lead to higher aphid densities within the landscape in spring, which is a season specifically sensible to infestations. We replace this work in the larger context of favouring ecosystem services and propose new ideas for a sustainable management of agricultural landscapes;

Cette thèse a pour but d’étudier des propriétés structurelles d’automates étendant celle du déterminisme, et les langages pouvant être dénotés par une expression rationnelle dont l’automate des positions présente l’une de ces propriétés. Si Book et al. ont montré que tous les langages rationnels peuvent être reconnus par un automate des positions non-ambigu, Brüggemann-Klein et Wood ont montré que ceux pouvant l’être par un automate des positions déterministe forment une famille strictement incluse dans celle des rationnels. Nous nous intéressons aux extensions de cette famille, en cherchant à caractériser leurs langages, et à étudier leur hiérarchie interne et leur inclusion entre elles. / This thesis aims to study structural properties of automata extending determinism, and the languages that can be denoted by a regular expression of which the position automaton has one such property. If Book et al. showed that all regular languages can be recognized by an unambiguous position automaton, Brüggemann-Klein and Wood showed that only a proper subset of them can be recognized by a deterministic position automaton. We focus on extensions of this subfamily, by seeking to characterize their languages, and to study their internal hierarchy and how they relate to each other.

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L'objet de ce travail est de mieux comprendre ce qui se produit lorsque l'on perturbe un système complexe, en utilisant les automates cellulaires comme modèle. Nous nous intéressons principalement à deux perturbations. La première concerne l'écoulement du temps : contrairement au modèle habituel, nous utilisons des mises à jour asynchrones, c'est-à-dire que, à chaque étape, seulement une partie des cellules sont mises à jour. L'autre perturbation concerne la topologie, c'est-à-dire le graphe d'interaction entre les cellules.<br>Une première partie étudie expérimentalement l'apparition de la percolation dirigée dans les automates cellulaires, notamment dans le cadre du "damage spreading". Le dernier chapitre de cette partie prouve une équivalence entre une classe d'automates cellulaires probabilistes et les automates cellulaires asynchrones.<br>La seconde partie étudie dans un premier chapitre l'interaction des deux perturbations évoquées: asynchronisme et topologie. Alors que le modèle habituel utilise une grille Zd, nous étudions une grille où certains liens sont temporairement coupés. Puis un second chapitre démontre des propriétés théoriques sur la règles minorité lorsque la topologie est un arbre.<br>Nous avons dans cette thèse mené à la fois des études expérimentales et des études théoriques. Une préoccupation transversale est la simulation formelle entre modèles. L'enjeu de ces travaux est, à terme, de savoir comment obtenir des systèmes ayant un comportement global prédéfini, ou bien comment rendre robuste à certaines perturbations un système complexe donné.

DANS CETTE THÈSE, NOUS NOUS POSITIONNONS DANS UN CONTEXTE DYNAMIQUE, OÙ LES DONNÉES XML ÉVOLUENT AU COURS DU TEMPS ET SONT SOUMISES À UN ENSEMBLE DE MISES À JOUR, ET NOUS NOUS INTÉRESSONS À DEUX PROBLÈMES MAJEURS, LARGEMENT ÉTUDIÉS DANS LE CADRE RELATIONNEL : -LA DÉTECTION DE L'IMPACT D'UN ENSEMBLE DE MISE À JOUR SUR UNE VUE, DÉFINIE PAR UNE REQUÊTE.-LA DÉTECTION DE L'IMPACT D'UN ENSEMBLE DE MISE À JOUR SUR LA SATISFACTION D'UNE DÉPENDANCE FONCTIONNELLE. DANS LE PREMIER CAS, L'OBJECTIF EST DE DÉTECTER SI L'ENSEMBLE DE MISES À JOUR A MODIFIÉ LA VUE. DANS LE DEUXIÈME CAS, L'OBJECTIF EST DE DÉTECTER SI L'ENSEMBLE DE MISE À JOUR A PRODUIT UN NOUVEAU DOCUMENT QUI NE SATISFAIT PLUS LES CONTRAINTES QU'IL SATISFAISAIT AVANT LES MISES À JOUR. NOUS NOUS DIFFÉRENCIONS DES TRAVAUX ANTÉRIEURS PRINCIPALEMENT SUR DEUX POINTS : (1) NOUS SUPPOSONS QUE LES DONNÉES SOURCES SONT À PRIORI INDISPONIBLES ET NOUS ÉTUDIONS LES DEUX PROBLÈMES EN EFFECTUANT UNE ANALYSE STATIQUE DES DÉFINITIONS DES MISES À JOUR, ET DE LA VUE (CAS1) OU DE LA DÉPENDANCE FONCTIONNELLE (CAS 2). DE PLUS, DANS LE CAS OÙ UN SCHÉMA XML CONTRAIGNANT LA STRUCTURE DES DONNÉES, EST DISPONIBLE NOUS UTILISONS CETTE INFORMATION SUPPLÉMENTAIRE DANS NOTRE ANALYSE AFIN DE DÉTECTER ÉVENTUELLEMENT PLUS DE CAS D'INDÉPENDANCES ENTRE LES MISES À JOUR ET LA VUE OU LA DÉPENDANCE FONCTIONNELLE SELON LE CAS. (2) NOUS PRENONS L'OPTION D'UTILISER, COMME MÉCANISME DE SÉLECTION DE NŒUDS, DANS LA DÉFINITION DES MISES À JOUR, DES VUES ET DES DÉPENDANCES FONCTIONNELLES, UN LANGAGE FORMEL BASÉ SUR L'UTILISATION DE MOTIFS RÉGULIER ARBORESCENTS, PERMETTANT DE DÉFINIR DES REQUÊTES APPELÉES 'REQUÊTES ARBRES RÉGULIÈRES' (EN ABRÉGÉ RARS).

Les automates cellulaires, composes d'un grand nombre de processeurs élémentaires, permettent un traitement rapide et efficace de certaines algorithmes. Le présent travail étudie la possibilité d'une implantation parallèle d'un tel automate sur un circuit intégré avec des entrées optiques en utilisant des photodiodes intégrées et un illuminateur de tableaux et des sorties optoélectroniques avec des modulateurs a puits quantiques multiples. Différents composants ont été étudiés et réalisés dans ce but: illuminateur de tableaux réalisé sur un hologramme en utilisant l'effet d'imagerie de talbot. Une amélioration des aberrations chromatiques est proposée en changeant les conditions d'enregistrement; circuit électronique intégrée VLSI contenant un seul processeur élémentaire avec des photodiodes intégrées pour les entrées optiques et les plots de sortie spéciaux pour les modulateurs; modulateurs opto-électroniques a puits quantiques multiples. Un montage expérimental a été réalisé en éclairant une photodiode avec une diode laser a 999 nm. L'estimation des performances de l'automate propose montre sa haute capacité de calcul et de connexion.