Les travaux présentés dans cette thèse traitent de l'utilisation de la Réalité Virtuelle (RV) et plus particulièrement du retour d'effort pour améliorer l'interaction dans les applications de Conception Assistée par Ordinateur (CAO). Dans ce document, nous décrivons le rôle actuel du Product Lifecycle Management (PLM) dans l'industrie, et plus spécifiquement la place tenue par l'outil CAO. Celui-ci offre de nombreuses fonctionnalités pour l'édition d'une maquette en trois dimensions, mais, actuellement, ne bénéficie pas pleinement des méthodes d'interactions les plus récentes. Notre positionnement de recherche concerne l'utilisation des dispositifs de visualisation ainsi que les nouvelles méthodes d'interaction offertes par la RV, pour rendre l'édition de forme plus intuitive. Toutefois, de nombreuses applications industrielles du PLM, telles que l'assemblage ou l'ergonomie, utilisent déjà des solutions de RV pour augmenter l'interaction avec le produit. Afin de bien appréhender les solutions haptiques que nous proposons, un rappel des principaux concepts de la CAO est effectué, en particulier relatif à ses modèles de données (B-Rep, graphe d'historique, persistent naming). On décrit également les informations perceptibles autour de trois principales catégories : référents, informations géométriques et guides, puis les retours tactiles et d'efforts envisagés pour traduire les différents types d'informations que l'on peut rencontrer. Le travail du concepteur s'articulant autour de deux catégories de tâches : la sélection et la modification de la maquette CAO, nous avons structuré nos travaux de recherche en haptique autour de ces deux grandes classes. De fait, nous abordons ensuite les problématiques de sélection dans une maquette 3d, sélection assistée par des retours haptiques adaptés, et ce en particulier pour permettre une perception fine des composants topologiques. Dans un second temps, nous présentons deux tâches représentatives des activités de modification en CAO : l'édition de courbes et surfaces et l'extrusion. Ces deux fonctionnalités permettent de montrer l'apport de l'haptique pour la manipulation de paramètres sur deux types d'édition CAO très différents. Nous nous intéressons à l'impact de différents facteurs comme le contexte de réalisation de la tâche, la manipulation simultanée des paramètres, la cohabitation de multiples retours haptiques, ou la prise en main, par les tilisateurs, des solutions haptiques. L'analyse des expérimentations relatées dans cette thèse montre des résultats mitigés sur l'apport de l'haptique. Si ce canal sensorimoteur est généralement plebiscité, il convient néanmoins de faire attention au paramétrage des retours d'effort et à la mise en relation des différentes méthodes haptiques, au risque de gener le travail de l'utilisateur du système CAO. Au demeurant, une fois cet écueil évité, les perspectives de l'intégration de l'interaction haptique pour l'aide 'a l'édition CAO semblent prometteuses. Nous concluons cette recherche en esquissant la méthodologie d'intégration RV-CAO qu'il conviendrait de suivre pour mener à bien une évaluation complète de nos solutions avec des utilisateurs CAO experts.

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À l'heure où les formes de création connaissent une diversification croissante, la question de leur protection par le droit d'auteur pose de plus en plus de questions. Tout particulièrement, l'émergence des robots intelligents, et leurs débuts dans le milieu de la création artistique tendent à brouiller considérablement la frontière entre les créations humaines assistées par un ordinateur, et les créations véritablement générées par la machine. Dans ce contexte, il devient nécessaire de se poser la question de savoir si les créations générées par une intelligence artificielle peuvent, ou non, recevoir la protection que le droit d'auteur accorde par principe aux œuvres de l'esprit. La spécificité de ces nouveaux modes de création pose tout particulièrement la question de savoir quelles prérogatives pourraient être attachées aux produits créatifs générés par une intelligence artificielle, et qui pourraient en être les titulaires.

Cette recherche-création étudie le potentiel des espaces de transition à offrir une diversité d'ambiances lumineuses dans le parcours entre l'intérieur et l'extérieur. Le cadre théorique s'appuie principalement sur la conception biophilique, la diversité environnementale et la perception visuelle. Trois concepts qui sont mis en relation à travers une solution architecturale; l'espace de transition. L'espace architectural éclairé naturellement offre un environnement visuel diversifié qui varie au rythme des cycles naturels affectant la perception des occupants. Dans le parcours entre l'intérieur et l'extérieur, l'espace de transition, par son volume simple et sa fonction transitoire, offre une stratégie spatiale qui permet le contrôle de la lumière naturelle de manière à enrichir les qualités lumineuses des espaces et articuler le niveau de proximité entre l'extérieur et l'intérieur ; entre la nature et l'architecture. Le cadre d'expérimentation jumèle la simulation numérique et la simulation analogique comme outils d'exploration des ambiances lumineuses dans un parcours architectural à l'étape de conception. Une conception typologique a été privilégiée pour favoriser la transposition des stratégies proposées à différentes situations d'aménagement où les architectes doivent composer avec la relation intérieur-extérieur et le contrôle de la lumière naturelle. La simulation en maquette offre une approche itérative tactile et intuitive permettant de bâtir les séquences spatiales et de les photographier sous la lumière du soleil. Une méthode mixte d'analyse permet d'évaluer les ambiances lumineuses perçues à l'aide des images HDR de la maquette et des données du facteur lumière du jour par simulation. En somme, les résultats démontrent qu'une diversité lumineuse stimulante peut être générée par l'ajout de l'espace de transition éclairé naturellement et que ce type d'aménagement peut augmenter les opportunités de contact avec la nature. Cette recherche montre l'intérêt d'une expérimentation typologique en maquette et la pertinence d'une méthode mixte d'analyse pour établir un lexique d'évaluation des ambiances lumineuses selon les critères de design.

La disponibilité de capteurs 3D rapides et précis a favorisé le développement de différentes applications dans les domaines de l’assemblage, de l’inspection, de la conception assistée par ordinateur (CAO), de l’ingénierie inverse, de la construction mécanique, de la médecine, et du divertissement, pour n’en citer que quelques-unes. Alors que les caméras 2D capturent des images 2D de la surface des objets, soit en noir-et-blanc, soit en couleur, les caméras 3D fournissent des informations sur la géométrie de la surface d’un objet. Aujourd’hui, les caméras 3D nouvellement introduites peuvent acquérir l’apparence et la géométrie des objets en même temps. La popularité et la disponibilité de ces modèles 3D a ouvert de nouveaux champs d’intérêts, comme segmentation de modèles 3D, la reconnaissance du modèles 3D, l’estimation des paramètres de modèles 3D et même la modélisation 3D. Dans ce projet, nous visons à faire une reconnaissance intelligente des différentes parties (primitives) d’un objet 3D. À cette fin, nous préparons d’abord une base de données de primitives de CAO 3D (i.e., plans, cylindres, cônes, sphères et tores). Ensuite, en utilisant les algorithmes de segmentation, les objets complexes sont décomposés en leurs primitives et, en utilisant des techniques de reconnaissance des formes, un descripteur est associé à chaque primitive et, enfin, un classificateur est formé pour apprendre les propriétés des primitives. Le manuscrit étudie différentes méthodes liées à ces défis. Une étape supplémentaire est également proposée dans ce projet, par l’estimation des paramètres des primitives et la génération de primitives de CAO, qui complète l’ensemble du processus d’ingénierie inverse. / The availability of fast and accurate 3D sensors has favored the development of different applications in assembly, inspection, Computer-Aided Design (CAD), reverse engineering, mechanical engineering, medicine, and entertainment, to list just a few. While 2D cameras capture 2D images of the surface of objects, either black-and-white or color, 3D cameras provide information on the geometry of an object surface. Today, newly introduced 3D cameras can acquire the appearance and geometry of objects concurrently. The popularity and availability of such these 3D models has opened new fields of interests, such as 3D model segmentation, 3D model recognition, estimation of 3D models’ parameters and even 3D modelling. In this project, we aim at recognizing different parts (primitives) of a 3D object, intelligently. For this purpose, we first prepare a database of 3D CAD primitives (i.g. planes, cylinders, cones, spheres and, tori). Then using segmentation algorithms, the complex objects are decomposed into their primitives and, by utilizing recognition techniques, a descriptor is extracted and associated to each primitive and, finally, a classifier is trained to learn the properties of primitives. The manuscript investigates different methods related to these challenges. An additional step is also proposed in this project which estimates the parameters of primitives and generate the CAD primitives that completes the whole process of reverse engineering.

Les modèles 3D sont de plus en plus utilisés dans des domaines aussi variés que les divertissements, les jeux vidéo ou les applications à caractère professionnels comme l'architecture ou l'ingénierie. Ils servent tout aussi bien à la visualisation, comme supports de présentation ou comme outils d'analyse. Dans le domaine particulier des sciences de la Terre, les modèles géologiques tridimensionnels sont également largement exploités tant pour l'analyse que pour la visualisation des structures géologiques du sous-sol. Cependant, le processus de modélisation géologique 3D, de l'analyse des données à la construction du modèle 3D, est complexe et peut être long, cela peut nécessiter plusieurs heures à plusieurs jours. Il requiert une excellente expertise en géologie et la connaissance de logiciels hautement spécialisés. Par ailleurs, l'exploitation des modèles géologiques développés selon les processus conventionnels peut s'avérer délicate car ils n'ont pas toujours été construits spécifiquement pour les besoins des applications. Cette thèse présente une utilisation spécifique des systèmes experts pour assister les concepteurs de modèles géologiques 3D. De précédents travaux ont montré que les systèmes experts peuvent prendre en charge les étapes de la construction 3D stricto-sensu. La procédure proposée montre qu'un système expert peut analyser différentes sources de données, en particulier les coupes géologiques, afin d'en extraire les informations nécessaires à l'élaboration du schéma de construction du modèle 3D. Le système expert est ainsi en mesure d'intervenir à tous les niveaux de la modélisation : analyse des données, préparation de la construction 3D et construction 3D. L'emploi d'un système expert tout au long des étapes de modélisation 3D constitue le premier aspect novateur de cette thèse. Cette procédure de modélisation s'appuie sur de nouveaux concepts de contextes de modélisation, contextes géologiques et contextes applicatifs nécessaires à l'acquisition des connaissances nécessaires au système expert. Le contexte de modélisation offre des informations générales tandis que les contextes géologiques fournissent des informations sur les objets et propriétés géologiques susceptibles d'être rencontrés dans la zone d'étude. Enfin, l'identification du contexte applicatif dans lequel sera exploité le modèle géologique dès le début du projet permet de faciliter l'exploitation du modèle géologique pour son application ultérieure. La définition et l'utilisation des contextes représentent la seconde contribution de cette thèse. L'emploi conjugué d'un système expert et des contextes facilitent l'interaction entre les modèles géologiques et les applications qui les exploitent en fournissant une solution intégrée prenant en compte les contraintes et les besoins de la géologie et des applications utilisatrices. Cette intégration constitue la troisième contribution de cette thèse. La mise au point d'un prototype a permis de tester la procédure développée dans cette thèse. Ce prototype est constitué d'une soixantaine de règles, de quinze contextes géologiques relatifs aux structures d'origine glaciaire et de six contextes applicatifs liés à la modélisation hydrogéologique. Il permet, en une vingtaine de minutes, d'analyser et d'exploiter certaines sources de données et d'informations, en particulier les coupes géologiques, et de construire un modèle 3D de qualité comparable à un modèle construit manuellement par les experts. Grâce à l'aide de la Commission Géologique du Canada à Québec, nous avons pu mettre en oeuvre et expérimenter ce prototype sur le site de l'esker saint-Mathieu-Berry, Abitibi (Québec). L'analyse critique de cette expérience et des résultats obtenus ont permis d'établir plusieurs axes de recherche pour de futurs travaux.

Il existe une voie nouvelle différente du schéma de calcul, par nature séquentiel de Von Neumann: celle du parallélisme massif. Nous proposons dans cette thèse une architecture régulière hautement parallèle basée sur un réseau de cellules asynchrones communiquant par messages. Chaque cellule exécute une tache simple et intégré un mécanisme de communication lui permettant d'échanger des informations avec n'importe quelle autre cellule du réseau. Cette architecture permet d'exécuter de manière efficace bon nombre d'algorithmes très parallèles. Nous avons étudié un accélérateur de simulation logique basé sur cette architecture cellulaire. Le principe est d'associer a chaque cellule du réseau un élément logique du circuit a simuler. Contrôlée par un système-hôte, la simulation se déroule en deux temps: initialisation des cellules du réseau puis exécution de l'algorithme reparti dans les cellules. Plusieurs algorithmes de simulation ainsi que différents modes de synchronisation sont présentés. La réalisation d'un circuit intégrant un réseau 2 x 2 et ses interfaces de communication est décrite. Enfin, une machine prototype de simulation logique basée sur ce circuit utilisant un ordinateur IBM PC/AT comme système-hôte est présenté

On propose une méthode générale de modélisation numérique des équations aux dérivées partielles à l'aide de la méthode des éléments finis. On expose son application aux équations de la physique des milieux continus. On construit un système informatique expert mettant en œuvre ces résultats, on le teste et on l'applique à plusieurs études : phénomènes magnétiques, phénomènes thermodynamiques, équations de Navier-Stokes

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Ce travail est une contribution à la conception de diviseurs de fréquence analogiques réalisés en technologie monolithique à base de transistors pseudomorphiques à haute mobilité électronique aux fréquences micro-ondes. Après avoir décrit les divers circuits existants en choisissant une classification originale selon les différents principes régissant la division de fréquence, nous développons une approche analytique basée sur des modèles simplifiés afin de trouver les paramètres essentiels du phénomène. Nous expérimentons également diverses méthodes d'analyse sur calculateur avec pour objectif le développement d'une approche méthodologique générale. Finalement, la méthode dite "de la boucle ouverte" est choisie pour la conception de circuits. Lors de son utilisation, il est à noter que des processus proches de cascades de bifurcations chaotiques sont observés. Une étude complémentaire présentée permet de vérifier qu'ils ne sont pas directement liés à la stabilité (physique) du dispositif. Ces travaux de modélisation sont pour la suite appliqués à la conception de deux diviseurs en technologie monolithique. Une large bande de synchronisation d'environ 30 % a été obtenue avec une topologie originale utilisant un transistor non polarisé sur le drain. Les résultats expérimentaux sont ensuite comparés aux simulations effectuées précédemment ainsi qu'aux performances déjà publiées sur des circuits de ce type. Enfin, une dernière partie est consacrée au bruit de phase dans les diviseurs de fréquences.