Cette thèse de doctorat a pour sujet les modèles de la théorie homotopique des types avec l'Axiome d'Univalence introduit par Vladimir Voevodsky. L'auteur prend pour cadre de travail les définitions de type-theoretic model category, type-theoretic fibration category (cette dernière étant la notion de modèle considérée dans cette thèse) et d'univers dans une type-theoretic fibration category, définitions dues à Michael Shulman. La problématique principale de cette thèse consiste à approfondir notre compréhension de la stabilité de l'Axiome d'Univalence pour les catégories de préfaisceaux, en particulier pour les groupoïdes équipés d'une involution. / This PhD thesis deals with some new models of Homotopy Type Theory and the Univalence Axiom introduced by Vladimir Voevodsky. Our work takes place in the framework of the definitions of type-theoretic model categories, type-theoretic fibration categories (the notion of model under consideration in this thesis) and universe in a type-theoretic fibration category, definitions due to Michael Shulman. The goal of this thesis consists mainly in the exploration of the stability of the Univalence Axiom for categories of functors , especially for groupoids equipped with involutions.

Thèse par articles. / La présente thèse fait état des avancées en logique déontique et propose des outils formels pertinents à l'analyse de la validité des inférences légales. D'emblée, la logique vise l'abstraction de différentes structures. Lorsqu'appliquée en argumentation, la logique permet de déterminer les conditions de validité des inférences, fournissant ainsi un critère afin de distinguer entre les bons et les mauvais raisonnements. Comme le montre la multitude de paradoxes en logique déontique, la modélisation des inférences normatives fait cependant face à divers problèmes. D'un point de vue historique, ces difficultés ont donné lieu à différents courants au sein de la littérature, dont les plus importants à ce jour sont ceux qui traitent de l'action et ceux qui visent la modélisation des obligations conditionnelles. La présente thèse de doctorat, qui a été rédigée par articles, vise le développement d'outils formels pertinents à l'analyse du discours juridique. En première partie, nous proposons une revue de la littérature complémentaire à ce qui a été entamé dans Peterson (2011). La seconde partie comprend la contribution théorique proposée. Dans un premier temps, il s'agit d'introduire une logique déontique alternative au système standard. Sans prétendre aller au-delà de ses limites, le système standard de logique déontique possède plusieurs lacunes. La première contribution de cette thèse est d'offrir un système comparable répondant au différentes objections pouvant être formulées contre ce dernier. Cela fait l'objet de deux articles, dont le premier introduit le formalisme nécessaire et le second vulgarise les résultats et les adapte aux fins de l'étude des raisonnements normatifs. En second lieu, les différents problèmes auxquels la logique déontique fait face sont abordés selon la perspective de la théorie des catégories. En analysant la syntaxe des différents systèmes à l'aide des catégories monoïdales, il est possible de lier certains de ces problèmes avec des propriétés structurelles spécifiques des logiques utilisées. Ainsi, une lecture catégorique de la logique déontique permet de motiver l'introduction d'une nouvelle approche syntaxique, définie dans le cadre des catégories monoïdales, de façon à pallier les problèmes relatifs à la modélisation des inférences normatives. En plus de proposer une analyse des différentes logiques de l'action selon la théorie des catégories, la présente thèse étudie les problèmes relatifs aux inférences normatives conditionnelles et propose un système déductif typé. / The present thesis develops formal tools relevant to the analysis of legal discourse. When applied to legal reasoning, logic can be used to model the structure of legal inferences and, as such, it provides a criterion to discriminate between good and bad reasonings. But using logic to model normative reasoning comes with some problems, as shown by the various paradoxes one finds within the literature. From a historical point of view, these paradoxes lead to the introduction of different approaches, such as the ones that emphasize the notion of action and those that try to model conditional normative reasoning. In the first part of this thesis, we provide a review of the literature, which is complementary to the one we did in Peterson (2011). The second part of the thesis concerns our theoretical contribution. First, we propose a monadic deontic logic as an alternative to the standard system, answering many objections that can be made against it. This system is then adapted to model unconditional normative inferences and test their validity. Second, we propose to look at deontic logic from the proof-theoretical perspective of category theory. We begin by proposing a categorical analysis of action logics and then we show that many problems that arise when trying to model conditional normative reasoning come from the structural properties of the logic we use. As such, we show that modeling normative reasoning within the framework of monoidal categories enables us to answer many objections in favour of dyadic and non-monotonic foundations for deontic logic. Finally, we propose a proper typed deontic system to model legal inferences.

Les divers intervenants qui décrivent, étudient et réalisent un système complexe ont besoin de points de vue adaptés à leurs préoccupations. Cependant, dans le contexte de l’Ingénierie Dirigée par les Modèles, les moyens pour définir et mettre en œuvre ces points de vue sont, soit trop rigides et inadaptées, soit totalement ad hoc. De plus, ces différents points de vue sont rarement indépendants les uns des autres. Dès lors, il faut s’attacher à identifier puis décrire les liens/les correspondances qui existent entre les points de vue pour enfin pouvoir vérifier que les réponses apportées par les différents intervenants constituent un tout cohérent.Les travaux exposés dans cette thèse permettent la définition de langages dédiés basés sur UML pour les points de vue. Pour cela, une méthode outillée qui analyse la sémantique des descriptions textuelles des concepts du domaine que l’on souhaite projeter sur UML est proposée afin de faciliter la définition de profils UML. Les résultats obtenus sur les cas d’études concrets étudiés sont encourageants et dépassent les résultats des outils existants. Pour définir des points de vue basés sur des profils UML, cette thèse propose une méthode qui permet au méthodologiste d’expliciter le point de vue voulu. Un outil génère ensuite l’outillage qui met en œuvre ce point de vue dans un environnement de modélisation ainsi que le langage dédié correspondant là où la pratique actuelle repose sur une mise en œuvre essentiellement manuelle.Pour assister l’identification des liens entre points de vue, cette thèse propose là aussi d’analyser la sémantique des descriptions textuelles des concepts des langages utilisés par les points de vue. Utilisée en complément des heuristiques syntaxiques existantes, l’approche proposée permet d’obtenir de bons résultats lorsque les terminologies des langages analysés sont éloignées. Un cadre théorique basé sur la théorie des catégories est proposé pour expliciter formellement les correspondances. Pour utiliser ce cadre, une catégorie pour les langages basés sur UML a été proposée. Afin de pouvoir également expliciter les correspondances entre les modèles issus de ces langages, la catégorie des ontologies OWL est utilisée. Une solution est proposée pour caractériser des correspondances plus complexes que la simple équivalence. Ce cadre théorique permet la définition formelle de relations complexes qui permettront de raisonner sur la cohérence de la description de l’architecture. Une fois la description de l’architecture intégrée en un tout en suivant les correspondances formalisées, la question de la cohérence est abordée. Les expérimentations faites sur un cas d’étude concret pour vérifier la cohérence à un niveau syntaxique donnent des résultats pratiques satisfaisants. Les expérimentations menées sur le même cas pour vérifier la cohérence à un niveau sémantique ne donnent pas de résultats pratiques satisfaisants. / The various stakeholders who describe study and implement a complex system require viewpoints that are dedicated to their concerns. However, in the context of Model-Driven Engineering, approaches to define and implement those viewpoints are either too rigid and inappropriate or completely ad hoc. In addition, those various viewpoints are rarely independent from each other. Therefore, we must strive to identify and describe the relationships/correspondences between the viewpoints in order to be able to verify that the parts of the solution given by the various stakeholders form a consistent whole.The work presented in this thesis provides a way to define dedicated languages based on UML for the viewpoints. For this, a method that analyzes the semantics of the textual descriptions of the concepts of the domain we want to map to UML has been implemented to facilitate the definition of UML profiles. The results we get on the concrete test cases we considered are encouraging and go beyond results of existing tools. To define a viewpoint based on some UML profiles, this thesis provides a method that lets the methodologist make explicit the viewpoint he/she wants. A tool can then generate the tooling that implements this viewpoint in a modeling environment together with the corresponding dedicated language while current practice is based on an implementation essentially manual.To assist the identification of relationships between the viewpoints, this thesis proposes again to analyze the semantics of textual descriptions of concepts of the languages used by the viewpoints. Used in combination with existing syntactic heuristics, the proposed approach provides good results when the terminologies of the languages that are analyzed are far apart. A theoretical framework based on category theory is provided to make explicit formally correspondences. To use this framework, a category for languages based on UML has been proposed. To be able to make explicit the correspondences between the models of those languages as well, the category of OWL ontologies is used. A solution is proposed to characterize correspondences that are more complex than the simple equivalence relationship. This theoretical framework provides a way to define formally complex relationships that can be used to verify the consistency of the architectural description. Once the description of the architecture has been integrated according to the formal correspondences, the issue of consistency is considered. The experiments carried out on a concrete test case to verify consistency on a syntactic perspective give satisfactory practical results. The experiments carried on the same test case to verify consistency on a semantic perspective don’t give satisfactory practical results.

Algebraic Quantum Field Theory (AQFT) is a mathematically rigorous framework that was developed to model the interaction of quantum mechanics and relativity. In AQFT, quantum mechanics is modelled by C*-algebras of observables and relativity is usually modelled in Minkowski space. In this thesis we will consider a generalization of AQFT which was inspired by the work of Abramsky and Coecke on abstract quantum mechanics [1, 2]. In their work, Abramsky and Coecke develop a categorical framework that captures many of the essential features of finite-dimensional quantum mechanics. In our setting we develop a categorified version of AQFT, which we call premonoidal C*-quantum field theory, and in the process we establish many analogues of classical results from AQFT. Along the way we also exhibit a number of new concepts, such as a von Neumann category, and prove several properties they possess. We also establish some results that could lead to proving a premonoidal version of the classical Doplicher-Roberts theorem, and conjecture a possible solution to constructing a fibre-functor. Lastly we look at two variations on AQFT in which a causal order on double cones in Minkowski space is considered.

Algebraic Quantum Field Theory (AQFT) is a mathematically rigorous framework that was developed to model the interaction of quantum mechanics and relativity. In AQFT, quantum mechanics is modelled by C*-algebras of observables and relativity is usually modelled in Minkowski space. In this thesis we will consider a generalization of AQFT which was inspired by the work of Abramsky and Coecke on abstract quantum mechanics [1, 2]. In their work, Abramsky and Coecke develop a categorical framework that captures many of the essential features of finite-dimensional quantum mechanics. In our setting we develop a categorified version of AQFT, which we call premonoidal C*-quantum field theory, and in the process we establish many analogues of classical results from AQFT. Along the way we also exhibit a number of new concepts, such as a von Neumann category, and prove several properties they possess. We also establish some results that could lead to proving a premonoidal version of the classical Doplicher-Roberts theorem, and conjecture a possible solution to constructing a fibre-functor. Lastly we look at two variations on AQFT in which a causal order on double cones in Minkowski space is considered.

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Dans cette thèse nous développons une théorie de catégories faiblement enrichies . Par 'faiblement' on comprendra ici une catégorie dont la composition de morphismes est associative à homotopie près; à l'inverse d'une catégorie enrichie classique où la composition est strictement associative. Il s'agit donc de notions qui apparaissent dans un contexte homotopique. Nous donnons une notion de catégorie enrichie de Segal et une notion de catégorie enrichie co-Segal; chacune de ces notions donnant lieu à une structure de catégorie supérieure. L'une des motivations de ce travail était de fournir une théorie de catégories linéaires supérieures, connues pour leur importance dans des différents domaines des mathématiques, notamment dans les géométries algébriques commutative et non-commutative. La première partie de la thèse est consacrée à la notion de catégorie enrichie de Segal. Nous définissons une telle catégorie enrichie comme morphisme (colax) de 2-catégories satisfaisant certaines conditions dites conditions de Segal . Le fil rouge de notre démarche est la définition de monoïde à homotopie près donnée par Leinster. Les monoïdes de Leinster correspondent précisément aux catégories enrichies de Segal avec un seul objet; ici on suit la coutume en théorie des catégories qui consiste à identifier un monoïde avec l'espace des endomorphismes d'un objet. Notre contribution ici est donc une généralisation des travaux de Leinster. Nous montrons comment notre formalisme couvre le cas des catégories de Segal classique, les monoïdes de Leinster et surtout apporte une définition de DG-catégorie de Segal. Les catégories enrichies 'classiques' sont des catégorie enrichies sur une catégorie monoïdale. L'École australienne a étudié la notion plus générale de catégorie enrichie lorsqu'on remplace 'monoïdale' par '2-catégorie'. Notre formalisme généralise de manière naturelle le cas australien en ajoutant de l'homotopie dans la 2-catégorie sur laquelle on enrichit. Les principaux résultats de la thèse sont dans la deuxième partie qui porte sur les catégories enrichies co-Segal. Nous avons introduit ces nouvelles structures lorsqu'on s'est aperçu que les catégories enrichies de Segal ne sont pas faciles à manipuler pour faire une théorie de l'homotopie. En effet il semble devoir imposer une condition supplémentaire qui est trop restrictive dans beaucoup de cas. Ces nouvelles catégories s'obtiennent en 'renversant' la situation du cas Segal, d'où le préfixe 'co' dans 'co-Segal'. Nous définissons une catégorie co-Segal comme morphisme (lax) de 2-catégories satisfaisant des conditions co-Segal . Ces structures se révèlent plus souples à manipuler et notamment pour faire de l'homotopie. Notre résultat principal est l'existence d'une structure de modèles au sens de Quillen sur la catégorie des précatégories co-Segal; avec comme particularité que les objets fibrants sont des catégories co-Segal. Cette structure de modèle s'obtient comme localisation de Bousfield et repose sur des méthodes initialement développées par Jardine et Joyal.

Algebraic Quantum Field Theory (AQFT) is a mathematically rigorous framework that was developed to model the interaction of quantum mechanics and relativity. In AQFT, quantum mechanics is modelled by C*-algebras of observables and relativity is usually modelled in Minkowski space. In this thesis we will consider a generalization of AQFT which was inspired by the work of Abramsky and Coecke on abstract quantum mechanics [1, 2]. In their work, Abramsky and Coecke develop a categorical framework that captures many of the essential features of finite-dimensional quantum mechanics. In our setting we develop a categorified version of AQFT, which we call premonoidal C*-quantum field theory, and in the process we establish many analogues of classical results from AQFT. Along the way we also exhibit a number of new concepts, such as a von Neumann category, and prove several properties they possess. We also establish some results that could lead to proving a premonoidal version of the classical Doplicher-Roberts theorem, and conjecture a possible solution to constructing a fibre-functor. Lastly we look at two variations on AQFT in which a causal order on double cones in Minkowski space is considered.

In this paper, we generalize the notions of polymorphisms and invariant relations to arbitrary categories. This leads us to a Galois connection that coincides with the classical case from universal algebra if the underlying category is the category of sets, but remains applicable no matter how the category is changed. In analogy to the situation in universal algebra, we characterize the Galois closed classes by local closures of clones of operations and local closures of what we will introduce as clones of (generalized) relations. Since the approach is built on purely category-theoretic properties, we will also discuss the dualization of our notions.

In this thesis, we generalize clones (as well as their relational counterparts and the relationship between them) to categories. Based on this framework, we introduce a general duality theory for clones and apply it to obtain new results for clones on finite sets.