Nous nous intéressons aux approches formelles pour le développement de systèmes réactifs critiques. Le langage synchrone Lustre pour la spécification de tels systèmes a subit des évolutions majeurs au cours des dernières années en intégrant dans sa sémantique à base flots de données synchrones des constructions de plus haut-niveau appelées automates de modes (dans le langage Scade 6). Ceux-ci mettent en œuvre l’activation de modes de calculs en fonction des états et des transitions de l’automate, et reposent pour cela sur la sémantique des horloges du langage Lustre. En particulier, nous étudiions la prise en compte des horloges et des automates de modes dans l’outil de génération de tests GATeL dédié à l’origine au langage Lustre mono-horloge (flots de données purs). GATeL génère automatiquement des séquences de tests pour un modèle à partir d’un objectif de test décrit en Lustre à travers une exploration en arrière des dépendances entre flots et selon des teniques de résolution de contraintes. Nous présentons ces différents domaines et la mise en oeuvre des modifications apportées à l’outil pour prendre en compte les automates de modes. Enfin, nous définissons des critères de couverture structurelle pour les automates de modes et montrons alors comment, en les traduisant de manière automatique sous forme d’objectifs de tests, GATeL permet de générer des séquences couvrant ces critères. / Lustre is a synchronous dataflow-oriented language for the specification of reactive systems. Since its definition, it has been extended to support mode automata, a formalism in which computation modes are activated according to an extended state-machine. The semantics of mode-automata is heavily based on an appropriate use of the clock sampling features of Lustre. We present the modifications made in GATeL, an automatic test sequences generator originally designed for a mono-rate subset of Lustre. GATeL performs a lazy goal-oriented test sequences generation, based on constraint logic programming. We modify it so that it can handle the temporal constraints of clocks internally and efficiently generate tests sequences from state-maines specifications. We also present some existing structural test criteria for state-machines and adapt them to the specific case of mode-automata.

Les modèles numériques sont un outil complémentaire pour la prédiction de la corrosion. L'objectif de cette thèse est de développer un modèle de corrosion reposant sur la méthode des automates cellulaires pour l'étude de l'évolution morphologique des surfaces, ainsi que de la cinétique de corrosion. Le modèle développé couple les demi-réactions électrochimiques d'oxydation et de réduction. Au niveau cinétique, la simulation par automates cellulaires peut alors reproduire les courbes intensité-potentiel d'une réaction redox sur électrode inerte. L'échelle spatio-temporelle choisie décrit des phénomènes de corrosion à l'échelle mésoscopique, niveau intermédiaire par rapport aux approches habituelles. Dans notre modèle, les probabilités rendent compte de la nature stochastique des réactions anodiques et cathodiques. Cette étude nous a permis de décrire l'évolution de la morphologie de la corrosion dans différents contextes: corrosion généralisée, corrosion par piqûre et corrosion en milieu confiné. Deux régimes de corrosion ont été observés: un régime de corrosion uniforme dans lequel les demi-réactions sont distribuées de manière homogène suivi par un régime de corrosion localisée, caractérisé par une séparation spatiale des zones cathodiques et anodiques. / Numerical modelling is complementary tool for corrosion prediction. The objective of this work is to develop a corrosion model by means of a probabilistic cellular automata approach at a mesoscopic scale. In this work, we study the morphological evolution and kinetics of corrosion. This model couples electrochemical oxydation and reduction reactions. Regarding kinetics, cellular automata models are able to describe current as a function of the applied potential for a redox reaction on an inert electrode. The inclusion of probabilities allows the description of the stochastic nature of anodic and cathodic reactions. Corrosion morphology has been studied in different context: generalised corrosion, pitting corrosion and corrosion in an occluded environment. A general tendency of two regimes is found. A first regime of uniform corrosion where the anodic and cathodic reactions occur homogeneously over the surface. A second regime of localized corrosion when there is a spatial separation of anodic and cathodic zones, with an increase of anodic reaction rate.

En raison de l'expansion des données, les algorithmes de compression sont désormais cruciaux. Nous abordons ici le problème de trouver des algorithmes de compression optimaux par rapport à une source de Markov donnée. A cet effet, nous étendons l'algorithme de Huffman classique. Pour se faire premièrement on applique Huffman localement à chaque état de la source Markovienne, en donnant le résultat de l'efficacité obtenue pour cet algorithme. Mais pour bien approfondir et optimiser quasiment l'efficacité de l'algorithme, on donne un autre algorithme qui est toujours appliqué localement à chaque états de la source Markovienne, mais cette fois ci en codant les facteurs partant de ces états de la source Markovienne de sorte à ce que la probabilité du facteur soit une puissance de 1/2 (sachant que l'algorithme de Huffman est optimal si et seulement si tous les symboles à coder ont une probabilité puissance de 1/2). En perspective de ce chapitre on donne un autre algorithme (restreint à la compression de l'étoile) pour coder une expression à multiplicité, en attendant dans l'avenir à coder une expression complète / Due to the expansion of datas, compression algorithms are now crucial algorithms. We address here the problem of finding an optimal compression algorithm with respect to a given Markovian source. To this purpose, we extend the classical Huffman algorithm. The kernels are popular methods to measure the similarity between words for classication and learning. We generalize the definition of rational kernels in order to apply kernels to the comparison of languages. We study this generalization for factor and subsequence kerneland prove that these kernels are defined for parameters chosen in an appropriate interval. We give different methods to build weighted transducers which compute these kernels

On trouve dans la littérature de nombreux exemples de jeux où les stratégies souhaitées sont soumises à des contraintes ''transversales'' portant sur des ensembles de parties, reliées entre elles par quelque relation sémantique. L’exemple le plus fameux est celui des stratégies dans les jeux à information imparfaite, et les jeux où la condition de gain a un aspect épistémique en sont d’autres. Cependant, aucune étude approfondie n’a à notre connaissance été menée sur ce type de contraintes dans leur généralité. C’est ce que nous nous proposons de commencer dans cette thèse. Nous définissons donc une notion générale de stratégies uniformes. Les propriétés d’uniformité des stratégies sont exprimées dans un langage logique qui étend CTL∗ avec deux quantificateurs originaux. Ces quantificateurs sont très proches des opérateurs de connaissance classiques en logique épistémique, et font intervenir des ensembles de parties reliées entre elles par des relations binaires. Nous montrons comment cette notion de stratégies uniformes capture les exemples connus de la littérature, puis nous étudions en profondeur le problème de la synthèse de stratégies uniformes, en considérant que les relations binaires entre les parties sont reconnaissables par des automates finis (relations rationnelles). Nous établissons plusieurs résultats de décidabilité et de complexité, reposant largement sur des techniques d’automates : nous introduisons notamment comme outils les automates d’arbres bondissants et les automates d’ensembles d’informations. Par ailleurs, nos résultats permettent d’améliorer des résultats existants et d’en établir de nouveaux, dans les domaines du model-checking des logiques temporelles et épistémiques, ainsi que de la planification épistémique. / There are in the literature many examples of games where the desired strategies are submitted to ''transversal'' constraints involving sets of plays, related by some semantic relation. The most famous example is strategies for games with imperfect information, and games where the objective involves some epistemic aspect provide many more examples. Nevertheless, to the best of our knowledge, there has been no thorough study on this type of constraints in their generality. This is what this thesis intends to start. Therefore, we define a general notion of uniform strategies. Uniformity properties of strategies are expressed in a logical language that extends CTL∗ with two original quantifiers. These quantifiers are very close to the classic knowledge operators of epistemic logics, and they involve sets of plays related by binary relations. We show how this notion of uniform strategies captures the known examples from the literature, and we study in depth the problem of uniform strategy synthesis, assuming that the binary relations between plays can be recognized by finite automata (rational relations). We establish several decidability and complexity results, relying widely on automata techniques: in particular, we introduce as tools jumping tree automata and information sets automata. Moreover, our results enable us to improve existing results and establish new ones, in the domains of model checking epistemic temporal logics, and epistemic planning.

Les Markov Decision Process (MDP) sont des systèmes finis probabilistes avec à la fois des choix aléatoires et des stratégies, et sont ainsi reconnus comme de puissants outils pour modéliser les interactions entre un contrôleur et les réponses aléatoires de l'environment. Mathématiquement, un MDP peut être vu comme un jeu stochastique à un joueur et demi où le contrôleur choisit à chaque tour une action et l'environment répond en choisissant un successeur selon une distribution de probabilités fixée.Il existe deux incomparables représentations du comportement d'un MDP une fois les choix de la stratégie fixés.Dans la représentation classique, un MDP est un générateur de séquences d'états, appelées state-outcome; les conditions gagnantes du joueur sont ainsi exprimées comme des ensembles de séquences désirables d'états qui sont visités pendant le jeu, e.g. les conditions de Borel telles que l'accessibilité. La complexité des problèmes de décision ainsi que la capacité mémoire requise des stratégies gagnantes pour les conditions dites state-outcome ont été déjà fortement étudiées.Depuis peu, les MDPs sont également considérés comme des générateurs de séquences de distributions de probabilités sur les états, appelées distribution-outcome. Nous introduisons des conditions de synchronisation sur les distributions-outcome, qui intuitivement demandent à ce que la masse de probabilité s'accumule dans un (ensemble d') état, potentiellement de façon asymptotique.Une distribution de probabilités est p-synchrone si la masse de probabilité est d'au moins p dans un état; et la séquence de distributions de probabilités est toujours, éventuellement, faiblement, ou fortement p-synchrone si, respectivement toutes, certaines, infiniment plusieurs ou toutes sauf un nombre fini de distributions dans la séquence sont p-synchrones.Pour chaque type de synchronisation, un MDP peut être(i) assurément gagnant si il existe une stratégie qui génère une séquence 1-synchrone;(ii) presque-assurément gagnant si il existe une stratégie qui génère une séquence (1-epsilon)-synchrone et cela pour tout epsilon strictement positif;(iii) asymptotiquement gagnant si pour tout epsilon strictement positif, il existe une stratégie produisant une séquence (1-epsilon)-synchrone.Nous considérons le problème consistant à décider si un MDP est gagnant, pour chaque type de synchronisation et chaque mode gagnant: nous établissons les limites supérieures et inférieures de la complexité de ces problèmes ainsi que la capacité mémoire requise pour une stratégie gagnante optimale.En outre, nous étudions les problèmes de synchronisation pour les automates probabilistes (PAs) qui sont en fait des instances de MDP où les contrôleurs sont restreint à utiliser uniquement des stratégies-mots; c'est à dire qu'ils n'ont pas la possibilité d'observer l'historique de l'exécution du système et ne peuvent connaitre que le nombre de choix effectués jusque là. Les langages synchrones d'un PA sont donc l'ensemble des stratégies-mots synchrones: nous établissons la complexité des problèmes des langages synchrones vides et universels pour chaque mode gagnant.Nous répercutons nos résultats obtenus pour les problèmes de synchronisation sur les MDPs et PAs aux jeux tour à tour à deux joueurs ainsi qu'aux automates finis non-déterministes. En plus de nos résultats principaux, nous établissons de nouveaux résultats de complexité sur les automates finis alternants avec des alphabets à une lettre. Enfin, nous étudions plusieurs variations de synchronisation sur deux instances de systèmes infinis que sont les automates temporisés et pondérés. / Markov decision processes (MDPs) are finite-state probabilistic systems with bothstrategic and random choices, hence well-established to model the interactions between a controller and its randomly responding environment.An MDP can be mathematically viewed as a one and half player stochastic game played in rounds when the controller chooses an action,and the environment chooses a successor according to a fixedprobability distribution.There are two incomparable views on the behavior of an MDP, when thestrategic choices are fixed. In the traditional view, an MDP is a generator of sequence of states, called the state-outcome; the winning condition of the player is thus expressed as a set of desired sequences of states that are visited during the game, e.g. Borel condition such as reachability.The computational complexity of related decision problems and memory requirement of winning strategies for the state-outcome conditions are well-studied.Recently, MDPs have been viewed as generators of sequences of probability distributions over states, calledthe distribution-outcome. We introduce synchronizing conditions defined on distribution-outcomes,which intuitively requires that the probability mass accumulates insome (group of) state(s), possibly in limit.A probability distribution is p-synchronizing if the probabilitymass is at least p in some state, anda sequence of probability distributions is always, eventually,weakly, or strongly p-synchronizing if respectively all, some, infinitely many, or all but finitely many distributions in the sequence are p-synchronizing.For each synchronizing mode, an MDP can be (i) sure winning if there is a strategy that produces a 1-synchronizing sequence; (ii) almost-sure winning if there is a strategy that produces a sequence that is, for all epsilon > 0, a (1-epsilon)-synchronizing sequence; (iii) limit-sure winning if for all epsilon > 0, there is a strategy that produces a (1-epsilon)-synchronizing sequence.We consider the problem of deciding whether an MDP is winning, for each synchronizing and winning mode: we establish matching upper and lower complexity bounds of the problems, as well as the memory requirementfor optimal winning strategies.As a further contribution, we study synchronization in probabilistic automata (PAs), that are kind of MDPs where controllers are restricted to use only word-strategies; i.e. no ability to observe the history of the system execution, but the number of choices made so far.The synchronizing languages of a PA is then the set of all synchronizing word-strategies: we establish the computational complexity of theemptiness and universality problems for all synchronizing languages in all winning modes.We carry over results for synchronizing problems from MDPs and PAs to two-player turn-based games and non-deterministic finite state automata. Along with the main results, we establish new complexity results foralternating finite automata over a one-letter alphabet.In addition, we study different variants of synchronization for timed andweighted automata, as two instances of infinite-state systems.

Dans cette thèse, on se propose d'étudier les automates de Mealy, c'est-à-dire des transducteurs complets déterministes lettre à lettre ayant même alphabet d'entrée et de sortie. Ces automates sont utilisés depuis les années 60 pour engendrer des (semi-)groupes qui ont parfois des propriétés remarquables, permettant ainsi de résoudre plusieurs problèmes ouverts en théorie des (semi-)groupes. Dans ce travail, on s’intéresse plus particulièrement aux apports possibles de l'informatique théorique à l'étude de ces (semi-)groupes engendrés par automate. La thèse présentée s'articule autours de deux grands axes. Le premier, qui correspond aux chapitres II et III, traite des problèmes de décision et plus spécifiquement du problème de Burnside dans le chapitre II et des points singuliers dans le chapitre III. Dans ces deux chapitres on met en lien des propriétés structurelles de l'automate avec des propriétés du groupe engendré ou de son action. Le second axe, représenté par le chapitre IV, se rapporte à la génération aléatoire de groupes finis. On cherche, en tirant des automates de Mealy aléatoirement dans des classes spécifiques, à engendrer des groupes finis, et on aboutit à un résultat de convergence pour la distribution ainsi obtenue. Ce résultat fait écho au théorème de Dixon pour les groupes de permutations aléatoires / In this thesis, we study Mealy automata, i.e. complete, deterministic, letter-to-letter transducers which have same input and output alphabet. These automata have been used since the 60s to generate (semi)groups that sometimes have remarkable properties, that were used to solve several open problems in (semi)group theory. In this work, we focus more specifically on the possible contributions that theoretical computer science can bring to the study of these automaton (semi)groups.The thesis consists of two main axis. The first one, which corresponds to the Chapters II and III, deals with decision problems and more precisely with the Burnside problem in Chapter II and with singular points in Chapter III. In these two chapters, we link structural properties of the automaton with properties of the generated group or of its action. The second axis, which comprises the Chapter IV, is related with random generation of finite groups. We seek, by drawing random Mealy automata in specific classes, to generate finite groups, and obtain a convergence result for the obtained distribution. This result echoes Dixon's theorem on random permutation groups

Cette thèse s'attaque au problème de détection de malware en utilisant des techniques de model-checking: les automates à pile sont utilisés pour modéliser les programmes binaires, et la logique CARET (et ses variantes) sont utilisées pour représenter les comportements malicieux. La détection de malware est alors réduite au problème de model-checking des automates à pile par rapport à ces logiques CARET. Cette thèse propose alors différents algorithmes de model-checking des automates à pile par rapport à ces logiques CARET et montre comment ceci peut s'appliquer pour la détection de malware. / The number of malware is growing significantly fast. Traditional malware detectors based on signature matching or code emulation are easy to get around. To overcome this problem, model-checking emerges as a technique that has been extensively applied for malware detection recently. Pushdown systems were proposed as a natural model for programs, since they allow to keep track of the stack, while extensions of LTL and CTL were considered for malicious behavior specification. However, LTL and CTL like formulas don't allow to express behaviors with matching calls and returns. In this thesis, we propose to use CARET (a temporal logic of calls and returns) for malicious behavior specification. CARET model checking for Pushdown Systems (PDSs) was never considered in the literature. Previous works only dealt with the model checking problem for Recursive State Machine (RSMs). While RSMs are a good formalism to model sequential programs written in structured programming languages like C or Java, they become non suitable for modeling binary or assembly programs, since, in these programs, explicit push and pop of the stack can occur. Thus, it is very important to have a CARET model checking algorithm for PDSs. We tackle this problem in this thesis. We reduce it to the emptiness problem of Büchi Pushdown Systems. Since CARET formulas for malicious behaviors are huge, we propose to extend CARET with variables, quantifiers and predicates over the stack. This allows to write compact formulas for malicious behaviors. Our new logic is called Stack linear temporal Predicate logic of CAlls and RETurns (SPCARET). We reduce the malware detection problem to the model checking problem of PDSs against SPCARET formulas, and we propose efficient algorithms to model check SPCARET formulas for PDSs. We implemented our algorithms in a tool for malware detection. We obtained encouraging results. We then define the Branching temporal logic of CAlls and RETurns (BCARET) that allows to write branching temporal formulas while taking into account the matching between calls and returns and we proposed model-checking algorithms of PDSs for BCARET formulas. Finally, we consider Dynamic Pushdown Networks (DPNs) as a natural model for multithreaded programs with (recursive) procedure calls and thread creation. We show that the model-checking problem of DPNs against CARET formulas is decidable.

Le but de cette thèse est l'étude des Automates Cellulaires (AC) dans la perspective des fonctions booléennes et des dessins combinatoires. Au-delà de son intérêt théorique, cette recherche est motivée par ses applications à la cryptographie, puisque les fonctions booléennes et les dessins combinatoires sont utilisés pour construire des générateurs de nombres pseudo aléatoires (Pseudorandom Number Generators, PRNG) et des schémas de partage de secret (Secret Sharing Schemes, SSS). Les résultats présentés dans la thèse ont été développés sur trois lignes de recherche, organisées comme suit. La première ligne porte sur l'utilisation des algorithmes d'optimisation heuristique pour chercher des fonctions booléennes ayant des bonnes propriétés cryptographiques, à utiliser comme des règles locales dans des PRNG basés sur les AC. La motivation principale est l'amélioration du générateur de Wolfram basé sur la règle 30, qui a été montré être vulnérable vis à vis de deux attaques cryptanalytiques. La deuxième ligne s'occupe des fonctions booléennes vectorielles engendrées par les règles globales des AC. La première contribution considère la période des pré-images des configurations spatialement périodiques dans les AC surjectifs, et l'analyse des propriétés cryptographiques des règles globales des AC. La troisième ligne se concentre sur les dessins combinatoires engendrés par les AC, en considérant les Carrés Latins Orthogonaux (Orthogonal Latin Squares, OLS), qui sont équivalents aux SSS. En particulier, on donne une caractérisation algébrique des OLS engendrés par les AC linéaires, et on utilise des algorithmes heuristiques pour construire des OLS basés sur des AC non linéaires. / The goal of this thesis is the investigation of Cellular Automata (CA) from the perspective of Boolean functions and combinatorial designs. Beside its theoretical interest, this research finds its motivation in cryptography, since Boolean functions and combinatorial designs are used to construct Pseudorandom Number Generators (PRNG) and Secret Sharing Schemes (SSS). The results presented in the thesis are developed along three research lines, organized as follows. The first line considers the use of heuristic optimization algorithms to search for Boolean functions with good cryptographic properties, to be used as local rules in CA-based PRNG. The main motivation is to improve Wolfram's generator based on rule 30, which has been shown to be vulnerable against two cryptanalytic attacks. The second line deals with vectorial Boolean functions induced by CA global rules. The first contribution considers the period of preimages of spatially periodic configurations in surjective CA, and analyze the cryptographic properties of CA global rules. The third line focuses on the combinatorial designs generated by CA, specifically considering Orthogonal Latin Squares (OLS), which are equivalent to SSS. In particular, an algebraic characterization of OLS generated by linear CA is given, and heuristic algorithms are used to build OLS based on nonlinear CA.

L'approche automate pour le model checking de propriétés temporelles à temps linéaire est une technique classique de vérification formelle de systèmes concurrents. Un système, ainsi qu'une propriété qu'on souhaite y vérifier, sont modélisés sous forme d’omega-automates reconnaissant des mots infinis. Des manipulations de ces automates (produit synchronisé et test de vacuité) permettent d'établir si le système vérifie la propriété ou non. Dans cette thèse nous nous focalisons sur un type particulier d'omega-automates qui permettent une représentation concise des propriétés d'équité faible: les automates de Büchi généralisés basés sur les transitions (TGBA ou Transition-based Generalized Büchi Automata). Dans un premier temps, nous brossons un aperçu des algorithmes de vérification existant et nous en proposons de nouveaux traitant efficacement les automates généralisés forts. Dans un second temps, l'analyse des composantes fortement connexes de l'automate de la propriété nous a conduit à élaborer une décomposition de cet automate. Cette décomposition se focalise sur les automates multi-forces et permet une parallélisation naturelle des model-checkers. Enfin, nous avons proposé les premiers tests de vacuité parallèles pour les automates généralisés. De plus, tous ces tests sont lock-free à la différence de ceux de l’état de l’art. Toutes ces techniques ont ensuite été implémentées et évaluées sur un jeu de test conséquent. / The automata-theoretic approach to linear time model-checking is a standard technique for formal verification of concurrent systems. The system and the property to check are modeled with omega-automata that recognizes infinite words. Operations overs these automata (synchronized product and emptiness checks) allows to determine whether the system satisfies the property or not. In this thesis we focus on a particular type of omega-automata that enable a concise representation of weak fairness properties: transitions-based generalized Büchi automata (TGBA). First we outline existing verification algorithms, and we propose new efficient algorithms for strong automata. In a second step, the analysis of the strongly connected components of the property automaton led us to develop a decomposition of this automata. This decomposition focuses on multi-strength property automata and allows a natural parallelization for already existing model-checkers. Finally, we proposed, for the first time, new parallel emptiness checks for generalized Büchi automata. Moreover, all these emptiness checks are lock-free, unlike those of the state-of-the-art. All these techniques have been implemented and then evaluated on a large benchmark.

Les réseaux de transport multimodaux modernes sont essentiels pour la durabilité écologique et l’aisance économique des agglomérations urbaines, par conséquent aussi pour la qualité de vie de leurs habitants. D’ailleurs, le bon fonctionnement sur le plan de la compatibilité entre les différents services et lignes est essentiel pour leur acceptation, étant donné que (i) la plupart des trajets nécessitent des changements entre les lignes et que (ii) des investissements coûteux, dans le but de créer des liens plus directs avec la construction de nouvelles lignes ou l’extension de lignes existantes, ne sont pas à débattre. Une meilleure compréhension des interactions entre les modes et les lignes dans le contexte des transferts de passagers est ainsi d’une importance cruciale. Toutefois, comprendre ces transferts est singulièrement difficile dans le cas de situations inhabituelles comme des incidents de passagers et/ou si la demande dévie des plans statistiques à long terme. Ici le développement et l’intégration de modèles mathématiques sophistiqués peuvent remédier à ces inconvénients. À ce propos, la supervision via des modèles prévoyants représente un champ d’application très prometteur, analysée ici. La supervision selon des modèles prévoyants peut prendre différentes formes. Dans le présent travail, nous nous intéressons à l’analyse de l’impact basé sur des modèles de différentes actions, comme des départs en retard de certains véhicules après un arrêt, appliqué sur le fonctionnement du réseau de transport et sa gestion de situations de stress qui ne font pas partie des données statistiques. C’est pourquoi nous introduisons un nouveau modèle, un automate hybride avec une dynamique probabiliste, et nous montrons comment ce modèle profondément mathématique peut prédire le nombre de passagers dans et l’état de fonctionnement du véhicule en question du réseau de transport, d’abord par de simples estimations du nombre de tous les passagers et la connaissance exacte de l’état du véhicule au moment de l’incident. Ce nouvel automate réunit sous un même regard les passagers demandeurs de services de transport à parcours fixes ainsi que les véhicules capables de les assurer. Il prend en compte la capacité maximale et le fait que les passagers n’empruntent pas nécessairement des chemins efficaces, dont la représentation sous la forme d’une fonction de coût facilement compréhensible devient nécessaire. Chaque passager possède son propre profil de voyage qui définit un chemin fixe dans l’infrastructure du réseau de transport, et une préférence pour les différents services de transport sur son chemin. Les mouvements de véhicules sont inclus dans la dynamique du modèle, ce qui est essentiel pour l’analyse de l’impact de chaque action liée aux mouvements de véhicule. De surcroît, notre modèle prend en compte l’incertitude qui résulte du nombre inconnu de passagers au début et de passagers arrivant au fur et à mesure. Comparé aux modèles classiques d’automates hybrides, notre approche inspirée du style des réseaux de Pétri ne requiert pas le calcul de ces équations différentielles à la main. Ces systèmes peuvent être dérivés de la représentation essentiellement graphique d’une manière automatique pour le calcul en temps discret d’une prévision. Cette propriété de notre modèle réduit le risque de précisions faites par des humains et les erreurs qui en résulteraient. Après avoir introduit notre nouveau modèle, nous développons dans ce rapport également quelques éléments constitutifs sous la forme d'algorithmes qui visent les deux types d'impasses qui sont probables d'occurir pendant la simulation faisant un pronostic, c-à-d l'intégration numérique des systèmes de haute dimension d'équations différentielles et l'explosion combinatoire de son état discret. En plus, nous prouvons la faisabilité des calculs et nous montrons les bénéfices prospectifs de notre approche dans la forme de quelques tests simplistes et quelques cas plus réalistes. / Without any doubt, modern multimodal transportation systems are vital to the ecological sustainability and the economic prosperity of urban agglomerations, and in doing so to the quality of life of their many inhabitants. Moreover it is known that a well-functioning interoperability of the different modes and lines in such networked systems is key to their acceptance given the fact that (i) many if not most trips between different origin/destination pairs require transfers, and (ii) costly infrastructure investments targeting the creation of more direct links through the construction of new or the extension of existing lines are not open to debate. Thus, a better understanding of how the different modes and lines in these systems interact through passenger transfers is of utmost importance. However, acquiring this understanding is particularly tricky in degraded situations where some or all transportation services cannot be provided as planned due to e.g. some passenger incident, and/or where the demand for these scheduled services deviates from any statistical long term-plannings. Here, the development for and integration of sophisticated mathematical models into the operation of such systems may provide remedy, where model-predictive supervision seems to be one very promising area of application which we consider here. Model-predictive supervision can take several forms. In this work, we focus on the model-based impact analysis of different actions, such as the delayed departure of some vehicle from a stop, applied to the operation of the considered transportation system upon some downgrading situation occurs which lacks statistical data. For this purpose, we introduce a new stochastic hybrid automaton model, and show how this mathematically profound model can be used to forecast the passenger numbers in and the vehicle operational state of this transportation system starting from estimations of all passenger numbers and an exact knowledge of the vehicle operational state at the time of the incident occurrence. Our new automaton model brings under the same roof, all passengers who demand fixed-route transportation services, and all vehicles which provide them. It explicitly accounts for all capacity-limits and the fact that passengers do not necessarily follow efficient paths which must be mapped to some simple to understand cost function. Instead, every passenger has a trip profile which defines a fixed route in the infrastructure of the transportation system, and a preference for the different transportation services along this route. Moreover, our model does not abstract away from all vehicle movements but explicitly includes them in its dynamics, which latter property is crucial to the impact analysis of any vehicle movement-related action. In addition our model accounts for uncertainty; resulting from unknown initial passenger numbers and unknown passenger arrival flows. Compared to classical modelling approaches for hybrid automata, our Petri net-styled approach does not require the end user to specify our model's many differential equations systems by hand. Instead, all these systems can be derived from the model's predominantly graphical specification in a fully automated manner for the discrete time computation of any forecast. This latter property of our model in turn reduces the risk of man-made specification and thus forecasting errors. Besides introducing our new model, we also develop in this report some algorithmic bricks which target two major bottlenecks which are likely to occur during its forecast-producing simulation, namely the numerical integration of the many high-dimensional systems of stochastic differential equations and the combinatorial explosion of its discrete state. Moreover, we proof the computational feasibility and show the prospective benefits of our approach in form of some simplistic test- and some more realistic use case.