O presente trabalho buscou reproduzir, a partir de simulação computacional utilizando modelagem baseada em agentes, a dinâmica do sistema sócio-ecológico que conecta comunidades quilombolas do Vale do Ribeira, São Paulo, ao palmito jussara (Euterpe edulis Martius), espécie considerada ameaçada de extinção e cuja exploração, atualmente, pode ser descrita como uma Tragédia dos Comuns. Com base na teoria acumulada de recursos comuns, em dados empíricos do sistema social quilombola e na dinâmica populacional do palmito, simulamos o impacto de duas políticas públicas distintas de gestão do recurso: a primeira é a proibição estatal de exploração do mesmo, que criminaliza os palmiteiros e não está surtindo os efeitos desejados de preservação; a segunda, projeta um cenário hipotético no qual o Estado flexibiliza as regras de exploração e permite que a comunidade gerencie o recurso. Ao comparar o estoque final de palmito jussara para diversos cenários, concluimos que existe um grande potencial para que a gestão comunitária do recurso traga benefícios econômicos às famílias quilombolas, ao mesmo tempo em que contribui para a preservação do mesmo na natureza. / This study intended to use agent-based modeling to reproduce the dynamics of the social-ecological system that connects the quilombola communities that live in the Ribeira Valley, São Paulo, to the palm tree Euterpe edulis Martius, an endangered species highly valued for its heart of palm, which has being heavily harvested and can be considered an example of a Tragedy of the Commons. Based on the theory on common-pool resources, empirical data regarding the quilombola social system and on the palm tree population dynamics, we simulate the impact of two different public policies towards the palm tree conservation: the first scenario is the current total-prohibition of extraction policy, which marginalize harvesters and is not working prom an environmental perspective; the second scenario simulates a hypothetical situation in which allows the community to explore and manage the resource. After comparing the final stock of Euterpe edulis for many conditions, we may conclude that there is a great possibility that community-level management is more able to bring economic benefits to the quilombola families, while also help to preserve the species.

O crescente interesse em prover uma maior autonomia a agentes articiais, além da sua capacidade de adaptação, racionalidade limitada, heterogeneidade, e necessidade de interação e cooperação podem fazer com que Sistemas Multiagentes (MASs) apresentem comportamentos globais indesejáveis. Esse cenário pode agravar-se, em especial quando esses sistemas envolvem a participação de humanos, uma vez que esses agem de forma menos controláveis e previsíveis, por exemplo, Sistemas Sócio-Técnicos (STSs). Essas características tornam a governaça desses sistemas um aspecto essencial para sua ecácia. A abordagem normativa é considerada uma proposta promissora para o atendimento desse requisito em tais sistemas. Nesse, normas fornecem uma visão socialmente realista das interação entre agentes autônomos abstraindo os detalhes de baixo nível. Suportada pelas normas está a noção de sanção como uma reação a potencialmente qualquer violação ou cumprimento de uma expectativa. Embora as normas já tenham sido extensamente investigadas no contexto de MASs, o conceito de sanção ainda carece de uma melhor inspeção. Esse carência é suprida nesse trabalho, primeiramente, propondo uma tipologia de sanções que captura as características relevantes de STSs, segundo, um processo adaptativo de sancionamento com a descrição das funções de seus componentes e inter-relacionamentos, e terceiro, um modelo adaptativo de avaliação de sancionamento que permite aos agentes decidirem qual sanção aplicar em cada situação. Em particular, esse model de avaliação permite a seleção entre sanções formais e informais dependendo de quanto o agente pode inuenciar o grupo social do agente objeto da sanção. Esse modelo é usado na avaliação de políticas de sanção única ou múltiplas em um estudo de caso de transação de energia elétrica no contexto de uma rede elétrica inteligente. Conclui-se dos resultados obtidos que sistemas que disponibilizam políticas de sancionamento com múltiplas sanções não aumentam em todos os casos o nível de cumprimento das normas quando comparado com políticas de sancionamento com sanção única. Entretanto, políticas com multíplas sanções são menos custosas. / The increasing interest on greater agents autonomy in addition to its adaptability, bounded rationality, and heterogeneity features, and the necessity of interaction and cooperation may bring Multiagent Systems (MASs) to exhibit undesirable global behaviors. It may become even worse especially when they involve human agents who are less manageable and predictable in their actions, like in Sociotechnical Systems (STSs). These characteristics renderaneffectivegovernanceanessentialaspectofthesesystems.Thenormativeapproach has been proposed as a prominent means to achieve this effectiveness, wherein norms provide a socially realistic view of interaction among autonomous parties that abstracts away low-level implementation details. Overlaid on norms is the notion of a sanction as a reaction to potentially any violation of or compliance with an expectation. Although norms have been well investigated in the context of MASs, sanctions still lack a more comprehensive inspection. We address the above-mentioned gap by proposing, rst, a typology of sanctions that reects the interplay of relevant features of STSs, second, a sanctioning enforcement process describing the functions of the diversity of components and their relationships, and third a sanctioning evaluation model that enables agents to evaluate and choose the most appropriate sanction to apply depending on a set of factors. In particular, this evaluation model enables the selection between formal or social sanctions based on how much the sanctioner can inuence the social group of the sanctioned agent. This model is used to evaluate mono-type and multi-type sanctioning policies in a Smart Grid energy trading case study. Our results show that multi-type sanctioning policies do not always increase the level of norm compliance compared to mono-type sanctioning policies, yet multi-type policies are less costly.

Introdução: Grande parte das ações para promover a atividade física no lazer em populações tem apresentado tamanhos de efeito pequenos ou inexistentes, ou resultados inconsistentes. Abordar o problema a partir da perspectiva sistêmica pode ser uma das formas de superar esse descompasso. Objetivo: Desenvolver um modelo baseado em agentes para investigar a conformação e evolução de padrões populacionais de atividade física no lazer em adultos a partir da interação entre atributos psicológicos dos indivíduos e atributos dos ambientes físico construído e social em que vivem. Métodos: O processo de modelagem foi composto por três etapas: elaboração de um mapa conceitual, com base em revisão da literatura e consulta com especialistas; criação e verificação do algoritmo do modelo; e parametrização e análise de consistência e sensibilidade. Os resultados da revisão da literatura foram consolidados e relatados de acordo com os domínios da busca (aspectos psicológicos, ambiente social e ambiente físico construído). Os resultados quantitativos da consulta com os especialistas foram descritos por meio de frequências e o conteúdo das respostas questões abertas foi analisado e compilado pelo autor desta tese. O algoritmo do modelo foi criado no software NetLogo, versão 5.2.1., seguindo-se um protocolo de verificação para garantir que o algoritmo fosse implementado acuradamente. Nas análises de consistência e sensibilidade, utilizaram-se o Teste A de Vargha-Delaney, coeficiente de correlação de postos parcial, boxplots e gráficos de linha e de dispersão. Resultados: Definiram-se como elementos do mapa conceitual a intenção da pessoa, o comportamento de pessoas próximas e da comunidade, e a percepção da qualidade, do acesso e das atividades disponíveis nos locais em que atividade física no lazer pode ser praticada. O modelo representa uma comunidade hipotética contendo dois tipos de agentes: pessoas e locais em que atividade física no lazer pode ser praticada. As pessoas interagem entre si e com o ambiente construído, gerando tendências temporais populacionais de prática de atividade física no lazer e de intenção. As análises de sensibilidade indicaram que as tendências temporais de atividade física no lazer e de intenção são altamente sensíveis à influência do comportamento atual da pessoa sobre a sua intenção futura, ao tamanho do raio de percepção da pessoa e à proporção de locais em que a atividade física no lazer pode ser praticada. Considerações finais: O mapa conceitual e o modelo baseado em agentes se mostraram adequados para investigar a conformação e evolução de padrões populacionais de atividade física no lazer em adultos. A influência do comportamento da pessoa sobre a sua intenção, o tamanho do raio de percepção da pessoa e a proporção de locais em que a atividade física no lazer pode ser praticada são importantes determinantes da conformação e evolução dos padrões populacionais de atividade física no lazer entre adultos no modelo. / Introduction: Most of the actions to promote leisure-time physical activity at the population level has shown small or null effect sizes, or inconsistent results. Approaching the problem from a systemic perspective can be one way to overcome this gap. Objective: To develop an agent-based model to explore how the interaction between psychological traits and built and social environments leads to the formation and evolution of leisure-time physical activity population patterns in adults. Methods: The modeling process consisted of three stages: development of a conceptual map, based on literature review and expert-based consultation; creation and verification of the models algorithm; and parametrization and consistency and sensitivity analyses. The results of the literature review were consolidated and reported by search domain (psychological, social and built environment aspects). The quantitative results of the expert-based consultation were described using frequency and the content of the open ended questions were analyzed and compiled by the author. The models algorithm has been created using NetLogo, version 5.2.1., following a verification protocol to ensure that the algorithm has been implemented accurately. The Vargha-Delaney test, partial rank correlation coefficients, boxplots, and line and scatterplot graphs were used during the consistency and sensitivity analysis. Results: The elements of the conceptual map are the persons intention, the behavior of the persons social network and the community at large, and the perception of quality, access and available activities of places where leisure-time physical activity is practiced. The model is a hypothetical community with containing two types of agents: people and places where leisure-time physical activity is practiced. People interact with each other and with the built environment, generating population temporal trends of leisure-time physical activity and intention. Sensitivity analysis indicated that the temporal trends of leisure-time physical activity and intention are highly sensitive to the influence of the persons current behavior on her future intention, the persons perception radius size, and the proportion of places where leisure-time physical activity leisure is practiced. Final considerations: The conceptual map and the agent-based model are suitable to investigate the formation and evolution of leisure-time physical activity population patterns in adults. The influence of the persons behavior on her intention, the persons perception radius size, and the proportion of places where leisure-time physical activity leisure is practiced seem to be important determinants of the formation and evolution of population patterns of leisure-time physical activity in this model.

Sistemas gerenciais em estabelecimentos de saúde podem ser considerados sistemas complexos, tendo em vista interação entre diferentes tipos de agentes na tomada de decisão (médico, paciente, gestor, entre outros), observação de transições de fase em epidemiologia, emergência de padrões de comportamento auto-organizado entre profissionais de saúde e incertezas quanto ao desfecho em saúde pós-tratamento. Em geral, os sistemas de apoio à decisão médica buscam maximizar resultados positivos e minimizar riscos em saúde aos pacientes, assim como propor diretrizes terapêuticas padronizadas e controlar custos em saúde. Há evidências de diferenças nos custos e benefícios derivados de sistemas decisórios Bayesianos centralizados (única distribuição a priori) e descentralizados (uma distribuição a priori por médico) aplicados ao processo de decisão de reserva de leito de Unidades de Terapia Intensiva (UTI) para períodos pós-operatórios. A existência de interação entre médicos com diferentes papéis no sistema decisório de indicação de UTI requer técnicas sofisticadas de avaliação econômica para comparação de vantagens e desvantagens associadas sistemas decisórios Bayesianos centralizados e descentralizados; tendo em vista que a aplicação de técnicas simples, como árvores de decisão ou cadeias de Markov, podem apresentar resultados imprecisos. Os objetivos deste estudo foram analisar a relação custo-benefício de sistemas de apoio à decisão médica centralizados e descentralizados para indicação de reserva de leito de UTI pós-operatório da perspectiva do sistema de saúde. Foi utilizada modelagem baseada em agentes, a partir de simulação de agentes usando raciocínio e atualização de crenças Bayesianos implementada no software NetLogo com análise de sensibilidade em Behavior Space. O modelo de decisão descentralizada apresenta benefício três vezes superior ao modelo centralizado (R$600 contra R$200). O modelo decisório descentralizado apresenta melhor razão custo-benefício ao sistema de saúde, permitindo maior flexibilidade na decisão médica e adaptabilidade dos agentes a diferentes situações. / Management systems in health facilities may be considered complex systems, due to the interaction among different types of agents in the decision process (physician, patient, manager, among other), observation of phase transitions in epidemiology, emergence of patterns in self-organized behavior among health professionals, and uncertainty in relation to health outcomes after treatment. In general, the medical decision support systems seek to maximize positive results and minimize risks in health to patients, as well as to propose standard therapeutic guidelines and to control the treatment costs. There are evidences of differences in costs and benefits derived from centralized (unique distribution a priori) and decentralized (one distribution a priori for each physician) Bayesian decision systems applied to the process related to decision of post-operatory booking of hospital beds in Intensive Care Unit (ICU). The existence of interaction among physicians in different roles in the decision system for ICU indication requires sophisticated techniques in economic evaluation for comparison of advantages and disadvantages associated to centralized and decentralized Bayesian decision systems; since other techniques, as decision trees and Markov chains, may present imprecise results. The objective of this study was to analyze the cost-benefit ratio of centralized and decentralized medical decision support systems for indication of booking of ICU beds in post-operatory period using the perspective of the health system. One agent-based model was applied, using simulation of agents based on Bayesian reasoning and beliefs updating implemented in the software NetLogo with sensitivity analysis in Behavior Space. The decentralized decision model presents benefits three times higher than the centralized decision model (US$270.27 versus US$90.09). The decentralized decision model presents better cost-benefit ratio to the health system, allowing enhanced flexibility in the medical decision process and adaptability of the agents to different situations.

Industrial symbiosis is crucial to the formation of the eco-industrial parks. Several performance indicators have been proposed for measuring and monitoring the industrial symbiosis. The current focus of researches is on the proposal of these indicators, while it is still necessary to validate them, so they can become more robust and reliable. However, there is no specific validation methodology for this type of indicator. The central objective of this research was to develop a methodology specific for the analysis of industrial symbiosis indicators. The work resulted in a framework for the validation of industrial symbiosis indicators with the differential of combining the conceptual validation, based on the technical and theoretical information on the indicator, and the empirical validation, based on the analysis of the indicated behavior. The framework is composed of a set of activities and artifacts that support all validation steps, which includes a set of specific validation criteria for industrial symbiosis indicators, and a simulation model developed through the agent-based modeling technique, which is able to simulate all the industrial symbiosis indicators available in the literature, allowing the comparison between them. The specific validation criteria were verified through the judgment of experts in the validation of an indicator, the Industrial Symbiosis Indicator; and the simulation model was proposed and used for the comparison between all the indicators, being possible to identify their characteristics in different scenarios. By combining the two strategies, a validation instrument with significant progress in relation to the state of the art is reached; it can support researches in the proposal of new indicators. / A simbiose industrial é fundamental para a formação dos parques eco-industriais. Vários indicadores de desempenho têm sido propostos para sua medição e acompanhamento. O foco atual das pesquisas está na proposição desses indicadores e para que se tornem mais robustos e confiáveis faz-se necessário validá-los. Entretanto, não existe metodologia de validação específica para o caso desse tipo de indicador. O objetivo central dessa pesquisa foi desenvolver uma metodologia específica para analisar os indicadores de simbiose industrial. O trabalho resultou em um framework para a validação de indicadores de simbiose industrial cujo diferencial é a combinação da validação conceitual, baseada nas informações técnicas e teóricas sobre o indicador, com a validação empírica, baseada na análise do comportamento do indicador. O framework é composto por um conjunto de atividades e artefatos que apoiam as etapas de validação. Destacam-se um conjunto de critérios de validação específicos para indicadores de simbiose industrial e um modelo de simulação desenvolvido através da técnica de modelagem baseada em agentes, que é capaz de simular todos os indicadores de simbiose industrial disponíveis na literatura, permitindo a comparação entre eles. Os critérios de validação específicos foram verificados por meio do julgamento de especialistas na validação de um indicador, o Indicador de Simbiose Industrial; e o modelo de simulação foi proposto e utilizado para a realização de uma comparação entre todos os indicadores, sendo possível identificar as características deles em diferentes cenários. Combinando as duas estratégias tem-se, portanto, um instrumento para validação com significativo avanço frente ao estado da arte e que poderá apoiar pesquisas na proposição de novos indicadores.

Mycoplasma pneumoniae, einer der kleinsten lebenden Organismen, ist ein erfolgversprechender Modellorganismus der Systembiologie um eine komplette lebende Zelle zu verstehen. Wichtig dahingehend ist die Konstruktion mathematischer Modelle, die zelluläre Prozesse beschreiben, indem sie beteiligte Komponenten vernetzen und zugrundeliegende Mechanismen entschlüsseln. Für Mycoplasma pneumoniae wurden genomweite Datensätze für Genomics, Transcriptomics, Proteomics und Metabolomics produziert. Allerdings fehlten ein effizientes Informationsaustauschsystem und mathematische Modelle zur Datenintegration. Zudem waren verschiedene Beobachtungen im metabolischen Verhalten ungeklärt. Diese Dissertation präsentiert einen kombinatorischen Ansatz zur Entwicklung eines metabolischen Modells für Mycoplasma pneumoniae. Zuerst haben wir eine Datenbank, MyMpn, entwickelt, um Zugang zu strukturierten, organisierten Daten zu schaffen. Danach haben wir ein genomweites, Constraint-basiertes metabolisches Modell mit Vorhersagekapazitäten konstruiert und parallel dazu das Metabolome experimentell charakterisiert. Wir haben die Biomasse einer Mycoplasma pneumoniae Zelle definiert, das Netzwerk korrigiert, gezeigt, dass ein Grossteil der produzierten Energie auf zelluläre Homeostase verwendet wird, und das Verhalten unter verschiedenen Wachstumsbedingungen analysiert. Schließlich haben wir manuell das Genom reannotiert. Die Datenbank, obwohl noch nicht öffentlich zugänglich, wird bereits intern für die Analyse experimenteller Daten und die Modellierung genutzt. Die Entdeckung von Kontrollprinzipien des Energiemetabolismus und der Anpassungsfähigkeiten bei Genausfall heben den Einfluss der reduktiven Genomevolution hervor und erleichtert die Entwicklung von Manipulationstechniken und dynamischen Modellen. Überdies haben wir gezeigt, dass die Genomorganisation in Mycoplasma pneumoniae komplexer ist als bisher für möglich gehalten, und 32 neue, noch nicht annotierte Gene entdeckt. / Mycoplasma pneumoniae, one of the smallest known self-replicating organisms, is a promising model organism in systems biology when aiming to assess understanding of an entire living cell. One key step towards this goal is the design of mathematical models that describe cellular processes by connecting the involved components to unravel underlying mechanisms. For Mycoplasma pneumoniae, a wealth of genome-wide datasets on genomics, transcriptomics, proteomics, and metabolism had been produced. However, a proper system facilitating information exchange and mathematical models to integrate the different datasets were lacking. Also, different in vivo observations of metabolic behavior remained unexplained. This thesis presents a combinatorial approach to design a metabolic model for Mycoplasma pneumoniae. First, we developed a database, MyMpn, in order to provide access to structured and organized data. Second, we built a predictive, genome-scale, constraint-based metabolic model and, in parallel, we explored the metabolome in vivo. We defined the biomass composition of a Mycoplasma pneumoniae cell, corrected the wiring diagram, showed that a large proportion of energy is dedicated to cellular homeostasis, and analyzed the metabolic behavior under different growth conditions. Finally, we manually re-annotated the genome of Mycoplasma pneumoniae. The database, despite not yet being released to the public, is internally already used for data analysis, and for mathematical modeling. Unraveling the principles governing energy metabolism and adaptive capabilities upon gene deletion highlight the impact of the reductive genome evolution and facilitates the development of engineering tools and dynamic models for metabolic sub-systems. Furthermore, we revealed that the degree of complexity in which the genome of Mycoplasma pneumoniae is organized far exceeds what has been considered possible so far and we identified 32 new, previously not annotated genes.

Le modèle physique masses interactions est puissant pour la simulation de comportements dynamiques très divers et pour la production de mouvements expressifs, riches et d'une grande complexité. En revanche, une difficulté inhérente à ce type de formalisme pour la production d'images animées réside dans le fait que les masses ponctuelles n'ont pas de spatialité ; il est donc difficile de produire des séquences d'images animées par le rendu direct des masses ponctuelles décrivant le mouvement. D'une manière générale, il est donc nécessaire de développer des méthodes qui étendent la spatialité de ces masses ponctuelles pour compléter la chaîne de production d'images animées par modèle physique particulaire. Une méthode, proposée par le laboratoire ICA, répond à ce type de problématique en permettant d'étendre la spatialité des masses ponctuelles en considérant l'interaction physique entre ces masses et un milieu. Il s'agit d'une métaphore du procédé physique de la gravure. Celle ci a permis de produire des images animées convaincantes de divers phénomènes visuels. Nous présentons dans ce document un élargissement de cette méthode notamment au cas 3D, ainsi qu'à de nouveaux comportements. De plus, l'algorithme de cette méthode a été parallélisé, ce qui nous a permis d'obtenir des simulations calculées en temps réel en utilisant la puissance actuelle des cartes graphiques. Afin de maitriser au mieux les possibilités de la méthode, nous avons développé un logiciel comprenant une interface graphique manipulable et interactive permettant de modéliser avec aisance différents comportements. Cette méthode a été intégrée dans des installations interactives artistiques multi-sensorielles fournissant un comportement dynamique riche et configurable, tout en permettant une interaction en temps réel avec le spectateur. / Mass – Interaction physical modeling is a powerful formalism for the simulation of various dynamic behaviors and for the production of expressive, rich and complex motions. However, there is an inherent matter of this type of formalism for animation production, which resides on the fact that masses have no spatiality. Thus, it is difficult to produce animation sequences directly from rendering mass point describing the movement. It is then necessary to develop methods that extend the masses spatiality in order to complete the animation process. ICA Laboratory addressed the problem with a method based on the physical simulation of interaction between these masses and a dynamic milieu, according to the metaphor of engraving. We present in this document an extension of this method notably towards 3D and other effects. Besides, the parallel implementation on Graphic Cards (GPU) allowed obtaining real time simulation. An interactive graphical interface was also developed to facilitate the creation of different models. We used this process in multi-sensory interactive art installations for its rich and dynamic ability to create shape from motion and interact in real time with spectators.

Ce travail traite de la modélisation de systèmes complexes constitués de plusieurs composants impliquant des domaines techniques différents. Il se place dans le contexte de la modélisation hétérogène hiérarchique, selon l’approche à base de modèles de calcul. Chaque composant faisant appel à un domaine technique particulier, son comportement peut être modélisé selon un paradigme de modélisation approprié, avec une sémantique différente de celle des autres composants. La modélisation du système global, qui intègre les modèles hétérogènes de ces composants, nécessite donc une adaptation sémantique permettant l’échange entre les divers sous-modèles.Ce travail propose une approche de modélisation de l’adaptation sémantique où les sémantiques du temps et du contrôle sont explicitement spécifiées par le concepteur en définissant des relations sur les occurrences d’évènements d’une part et sur les étiquettes temporelles de ces occurrences d’autre part. Cette approche est intégrée dans la plateforme ModHel’X et testée sur un cas d’étude : un modèle de lève-vitre électrique. / This work takes place in the context of hierarchical heterogeneous modeling using the model of computation approach in order to model complex systems which includes several components from different technical fields.Each of these components is usually designed according to a modeling paradigm that suits the technical domain and is based on specific semantics. Therefore, the overall system, which integrates the heterogeneous models of the components, requires semantic adaptation to ensure proper communication between its various sub-models.In this context, the aim of this thesis is to propose a new approach of semantic adaptation modeling where the semantic adaptation of time and control is specified by defining relationships between the occurrences of events as well as the time tags of these occurrences. This approach was integrated into the ModHel’X platform and tested on the case study of a power window system.

<p>U ovom radu kreiran je novi poluautomatski normativni sistem za generisanje prostora na osnovu perspektivnih slika. Sistem obuhvata niz postupaka čijim korišćenjem se na osnovu dvodimenzionalnih medijuma, najčešće fotografija, generiše trodimenzionalna struktura. Pristup je prilagođen rešavanju složenih problema iz oblasti vizuelizacije graditeljskog nasleđa, što je u radu potkrepljeno praktičnom primenom sistema.</p> / <p> In this research a new semi-automated normative image-based modelling system is created. The system includes number of procedures that are used to transform two-dimensional medium, such as photographs, to threedimensional structure. The used approach is adjusted to the properties of complex projects in the domain of visualization of cultural heritage. An application of the system is given demonstrating its practical value.</p>

Les revêtements perméables se développent en France et à l’étranger comme une technique d’avenir en réponse aux enjeux de la protection des sols et de l’amélioration du cycle de l’eau en milieu urbain. Le développement de pavés drainants au sein du laboratoire de l’ESITC Caen a mis en évidence le besoin de quantifier les apports des revêtements perméables pour répondre aux attentes des acteurs locaux et favoriser l’utilisation de ces techniques par les aménageurs. Dans ce but, ce travail de thèse porte sur la description des processus hydrologiques au sein des revêtements perméables et la quantification de leurs bénéfices sur le ruissellement urbain. Deux modèles ont été développés pour répondre à ces objectifs.Le premier permet de modéliser les processus hydrologiques au sein des structures perméables avec une approche physique basée sur la résolution de l’équation de RICHARDS par la méthode des éléments finis. Cette modélisation apporte des éléments de compréhension sur l’influence des propriétés de la structure et de son environnement sur ses performances. Elle a abouti à la proposition d’une représentation conceptuelle du comportement hydrologique des structures perméables. Le second modèle permet de modéliser le comportement hydrologique d’un bassin versant avec une approche par systèmes multi-agents. Différents scénarios d’implantation de revêtements perméables ont été simulés sur un site d’étude réel situé à Ouistreham en Normandie. L’exploration de ce modèle apporte des éléments de quantification des bénéfices de l’implantation des revêtements perméables sur le ruissellement de surface. Les résultats obtenus mettent en évidence le lien entre le ratio de surface perméable sur la surface imperméable et la réduction du ruissellement. Ils soulignent l’importance de la dispersion des zones de revêtements perméables pour optimiser leurs bénéfices. / Permeable pavements are developing in France and abroad as a promising response to the growing issues of ground protection and the improvement of the water cycle in urban areas. The development of pervious concrete within the laboratory of ESITC Caen had highlighted the need to quantify the contributions of the permeable pavement, and thus meeting the expectations of local authorities and encouraging the use of these techniques by urban planners. In this purpose, this Phd aims at describing the hydrological mechanisms of the permeable pavements and quantifying their benefits on surface runoff. Two models were developed to respond to these objectives. The first one allows modeling the hydrological processes inside permeable pavement structures with a physically-based approach, which solves RICHARD’s law with a finite element method. This modeling enables the understanding of the influence of the properties of the structure and its environment on its performances. Results have led to the proposal of a conceptual representation of permeable structures. The second model allows modeling the hydrological behavior of an urban catchment with an agent-based approach. Various scenarios of permeable pavement implemantations were simulated on a real study site located at Ouistreham in Normandy. The analysis of this model enables the quantifying of the benefits of the implementation of permeable pavements on surface runoff. Results highlight the link between the permeable surface on the impermeable surface ratio and the reduction of runoff. They emphasize the importance of dispersing permeable pavement areas to maximize their benefits.