Tsunami est une des pires catastrophes naturelles de la planète, particulièrement pour les villes côtières et bondées. Une question importante dans le domaine est comment trouver une meilleure procédure d’évacuation qui permet de minimiser le nombre de victimes. Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons au problème des simulations grande échelle pour évacuer des piétons sur un réseau routier d'une ville. Tout d'abord, les modèles base d'équations (EBM) ont l'avantage de résoudre les grands problèmes dans un délai de temps acceptable. Par conséquent, nous choisissons EBM pour optimiser le système de signe de placement. Nous avons appelé Minimisation du Temps Moyen d'Evacuation (MAET). En outre, nous utilisons le modèle Lighthill, Whitham et Richards des flux de piétons sur un réseau routier. Cependant, il est difficile de considérer le problème en détail avec différents facteurs réalistes. Pour examiner le problème en détail, les modèles multi-agents sont l'approche. Les modèles multi-agents (ABM) prennent en compte l'hétérogénéité des comportements des piétons. Cependant, le coût de calcul était énorme lorsqu'il est appliqué avec un grand nombre de personnes évacuées et un milieu dynamique, large. Le résultat de la simulation nécessite d'énormes expérimentations, donc la vitesse de la simulation est un problème que nous voulons Étudier. Nous considérons un modèle hybride qui combine les avantages des deux ABM et EBM. Troisièmement, le problème d'accélération d’un très grand environnement dans les ABMs, tels que ceux utilisés dans la simulation de foule est la clé pour soutenir les systèmes d'aide à la décision réalistes. L'idée principale est d'exploiter les avantages à la fois de la macro et de la micro modélisation. Les résultats que nous obtenons dans la thèse sont : a) Formulation du problème de l'Évacuation ; b) Formulation optimal du système de signes d'alerte ; c) Description de la répartition de la population initiale; d) Simulation de l’évacuation de Tsunami sur le réseau de routier de Nha Trang; e) Construction du modèle hybride pour accélérer la simulation; f) Intégration de ABM et MAET pour un meilleur résultat pour le système alerte de signe optimal. / One of the world's worst natural disasters is tsunami, in particularly when they hit a crowded coastal city. Coastal cities need to be prepared for such disasters in order to mitigate losses. One major problem would be to find the best evacuation procedure in evacuating a coastal city so as to minimize the number of casualties. In this thesis, we address the problems which involved scaling up simulations for evacuating of pedestrians in a city. Firstly, EBMs have the advantage of solving the big problems in acceptable time. Therefore, EBMs are chosen for optimizing sign placement system by Minimization of Average Evacuation Time (MAET). In addition, we use Lighthill, Whitham and Richards model (LRW) of pedestrian flow on a road network. However, they are difficult to consider the problem in detail with different realistic factors. While Agent-based models (ABMs) take into account the heterogeneity of pedestrians' behaviors and the unspecified road network conditions. However, the computational cost was huge when applied for larger number of evacuees and large dynamic environment. The result of simulation using ABM requires huge experiments, so the speed of simulation is a problem that we want to investigate. We consider a Hybrid-based model (HBM) combining the advantages of both ABM and EBM. Thirdly, the problem of speeding up very large environment in ABMs such as the ones used in crowd simulation is key to support realistic Decision Support Systems. The key idea is to exploit the advantages from both macro and micro modeling. Last but not least, the results achieved in the thesis are: (i) Formulating the problem of evacuation; (ii) Formulating the optimal alert signs system; (iii) Describing the initial population distribution (iv) Simulating Tsunami evacuation on road network of Nha Trang city; (v) Building the Hybrid-Based Model to speed up simulation; (vi) Integrating ABM and MAET to make the results better for the optimal alert signs system.

L'objet de cette thèse (bi-disciplinaire, en informatique et sciences politiques) est l'étude de phénomènes d'influence dans des situations de prise de décision collective, impliquant plusieurs sujets interdépendants, ce qui amène à considérer des domaines dits combinatoires. L'importance de ces phénomènes d'influence est observée depuis de nombreuses années dans différents domaines (dont les sciences politiques), mais leur modélisation reste peu développée jusqu'à présent. En se basant sur un modèle existant intégrant la prise en compte de l'influence à un langage de représentation des préférences ordinal, le premier travail de cette thèse a été d'identifier des schémas d'influences pouvant survenir, entre sujets et/ou agents différents. Une deuxième contribution de cette thèse est la prise en compte de domaines partiels (permettant de représenter contraintes exogènes et abstentions, par exemple), une nécessité dans les situations envisagées. De même, différents modèles visant à capturer l'influence simultanée de plusieurs agents sont présentés et discutés. Dans un deuxième temps, l'exemple des votes au conseil de sécurité del'ONU est utilisé: l'occurence de ces schémas est envisagée à l'aide d'une analyse qualitative de différentes séquences de votes (sciences politiques), et de la recherche d'indices de schémas similaires dans les données de vote accessibles. Enfin, le modèle est mobilisé dans le cadre d'une simulation multi-agents (réalisée en Netlogo), et visant à tester différentes réformes envisagées du conseil de sécurité. / Influence study in combinatorial and collective decision-making, is an interdisciplinary research area combining computer science and social science, especially artificial intelligence and collective decision-making. Influence has long been studied, for instance in political science, but in the context of combinatorial and collective decision-making, this calls for a study of how influences works among multi-agents and multi-issues, how influences and decision-making are interleaved, and how the structures of influence among agents and issues produce an effect. In the thesis, we mainly performed three aspects of work:Firstly, build complex models of influence based on preference representation languages and social influence models, proposed a series of new patterns of influence to better describe the complex influences in real-world situation, and discussed a series of theoretical problems of influencing and influenced structure, influence from more than one origins, and influence with abstentions and constraints. We then test the models of influence from an exemplary perspective for interdisciplinary study, from both social science and computer science paradigms, by both qualitative case studies approach and quantitative matching algorithms approach, to provide an evaluation for the models of influence.Finally, we use the models of influence to perform agent-based simulations, by the example UN Security Council voting. We design those experiments from both social and computer science perspectives, implement it in Netlogo, and discuss the interleaved effects between new cases of influence and different SC reform schemes.

Parfois dans le développement logiciel, les fautes potentielles peuvent être omises, par exemple quand la complexité cache les fautes même en présence d’un processus de développement rigoureux, ou quand en raison des contraintes en termes de coûts et de temps sur les démarches de tolérance aux fautes, des risques sont assumés.La première contribution de cette thèse est l’élaboration d’un cadre de développement pour produire des logiciels tolérants aux fautes imprévues, c.à.d. fautes qui ne sont pas couvertes dans la mise en œuvre. Nous proposons 1) l’utilisation d’une architecture multi-agent avec des agents dirigés pas des buts pour le confinement des erreurs et la récupération du système ; 2) des exigences au niveau du langage de programmation ayant pour but de limiter les fautes possibles et de localiser les zones où d’autres fautes peuvent être présentes et 3) des exigences au niveau de la plate-forme d’exécution. Nous illustrons l’approche en étudiant la conception et la mise en œuvre avec un langage de programmation adapté et sa plate-forme.La deuxième contribution concerne la manière dont les agents dirigés par des buts sont programmés. Le problème est que de nombreuses approches pour la modélisation des agents cognitifs autorisent les développeurs à entrelacer les niveaux des plans et des buts, grâce à l’adoption de nouveaux buts à l’intérieur des plans. La complexité résultante peut rendre le comportement des agents difficilement traçable. Nous proposons d’imposer une séparation claire entre les niveaux de raisonnement et d’action des agents. En contraignant le modèle d’agent nous gagnons en lisibilité, avec un bénéfice pour le processus de développement. / There are situations in software development when potential faults can be omitted, e.g. when the complexity hides faults from a rigorous development process, or when due to cost and time constraints on the fault tolerance effort, risks are assumed, either consciously or not. The first contribution of this thesis is a development framework – design, language and platform requirements – for producing software that is tolerant to unforeseen faults, i.e. faults that were not covered in the implementation. We propose (1) the use of a multi-agent architecture with goal-driven agents benefits the confinement of errors and the subsequent system recovery; (2) language requirements that constrain the programmers in order to limit the possible faults and in the same time localise the areas where other faults can be present and (3) execution platform requirements in order to ensure the desired fault tolerance properties. We illustrate the approach by discussing design and implementation using an adapted agent programming language and platform. The second contribution focuses on the way goal-driven agents are programmed. The issue is that many approaches to cognitive agent modelling permit the agent developers to interweave the levels of plans and goals, through the adoption of new goals inside plans. These goals will have plans of their own, and the definition can extend on many levels, with the resulting complexity rendering the agents’ behaviour difficult to trace. We thus propose imposing a clear separation between the reasoning and the acting levels of the agent. We argue that by constraining the agent model we gain in clarity therefore benefiting the development process.

L’émergence de l’utilisation du méthylphénidate (MPH; Ritalin) par des étudiants universitaires afin d’améliorer leur concentration et leurs performances universitaires suscite l’intérêt du public et soulève d’importants débats éthiques auprès des spécialistes. Les différentes perspectives sur l’amélioration des performances cognitives représentent une dimension importante des défis sociaux et éthiques autour d’un tel phénomène et méritent d’être élucidées. Ce mémoire vise à examiner les discours présents dans les reportages internationaux de presse populaire, les discours en bioéthique et en en santé publique sur le thème de l’utilisation non médicale du méthylphénidate. Cette recherche a permis d’identifier et d’analyser des « lacunes » dans les perspectives éthiques, sociales et scientifiques de l’utilisation non médicale du méthylphénidate pour accroître la performance cognitive d’individus en santé. Une analyse systématique du contenu des discours sur l’utilisation non médicale du méthylphénidate pour accroître la performance cognitive a identifié des paradigmes divergents employés pour décrire l’utilisation non médicale du méthylphénidate et discuter ses conséquences éthiques. Les paradigmes « choix de mode de vie », « abus de médicament » et « amélioration de la cognition » sont présents dans les discours de la presse populaire, de la bioéthique et de la santé publique respectivement. Parmi les principales différences entre ces paradigmes, on retrouve : la description de l’utilisation non médicale d’agents neuropharmacologiques pour l’amélioration des performances, les risques et bénéfices qui y sont associés, la discussion d’enjeux éthiques et sociaux et des stratégies de prévention et les défis associés à l’augmentation de la prévalence de ce phénomène. La divergence de ces paradigmes reflète le pluralisme des perceptions de l’utilisation non médicale d’agents neuropharmacologiques Nos résultats suggèrent la nécessité de débats autour de l’amélioration neuropharmacologique afin de poursuivre l’identification des enjeux et de développer des approches de santé publique cohérentes. / The non-medical use of neuropharmaceuticals has sparked ethical debates. For example, there is mounting evidence that methylphenidate (MPH; Ritalin) is being used by healthy university students to improve concentration, alertness, and academic performance, a phenomenon known as cognitive enhancement. The different perspectives on the ethics of cognitive enhancement represent an important dimension of the social and ethical challenges related to such practices but have yet to be examined thoroughly. This thesis aimed to assess existing positive and negative reports in international print media, bioethics literature, and public health literature on the use of MPH to identify and analyze gaps in the ethical, social, and scientific perspectives about the non-medical use of MPH for cognitive enhancement in healthy individuals. A systematic content analysis of discourses on the non-medical use of methylphenidate for cognitive enhancement identified divergent frameworks employed to describe the non-medical use of methylphenidate and discuss its ethical implications: The frameworks of “lifestyle choice”, “prescription drug abuse” and “cognitive enhancement” are present in print media, bioethics, and public health discourses respectively. Important differences between frameworks include the description of the non-medical use of neuropharmaceuticals for cognitive enhancement, associated risks and benefits, discussion of ethical and social issues surrounding the phenomenon and the prevention strategies and challenges to the widespread use of neuropharmaceuticals for cognitive enhancement. Diverging frameworks reflect pluralism in perceptions if the non-medical use of neuropharmaceuticals for cognitive enhancement. At this time, unacknowledged pluralism and implicit assumptions about cognitive enhancement may impede public health interventions and ethics discussions.

Dans cette thèse nous proposons à la communauté scientifique une méthode alternative d'analyse des interactions et de la cognition découlant de la gestion des ressources naturelles. Le système créé se nomme SIEGMAS (Stakeholders Interactions in Environmental Governance by a Multi-Agent System). Il s'agit d'un outil d'aide à la décision reposant sur la simulation des interactions entre les agents agissant sur un territoire dans la gouvernance des ressources naturelles via une interface socio-économique et environnementale. L'objectif de SIEGMAS est double. D'une part, il s'agit d'offrir un modèle agent générique réutilisable dédié à la communauté scientifique pour la gestion des ressources naturelles. D'autre part, l'objectif consiste à offrir un cadre de solution informatique adaptée aux décideurs du milieu économique et politique pour la prise de décisions. Pour ce faire, nous avons créé un modèle de représentation de la gestion des ressources naturelles dans la zone Océan Indien en considérant tout spécialement les déviances. Ce modèle se base sur des règles différenciées en fonction des interactions et stratégies entre agents à différents endroits afin d'apporter des informations et l'identification des impacts spatialisés. En créant ce système computationnel simulable, nous développons un cadre méthodologique pour initialiser et exploiter les résultats du modèle simulé adapté à la prise de décisions pour trois territoires de l'Océan Indien : La Région de La Réunion et deux régions de Madagascar (Analamanga et Itasy). / In this thesis, we propose to the scientific community an alternative method of analysis from the interactions and cognition coming from the management of natural resources. The created system is called SIEGMAS (Stakeholders Interactions in Environmental Governance by a Multi-Agent System). It's a Help tool to the decision on the simulation of interactions between stakeholders acting on a territory in the Common-pool resources via an environmental, social and economic interface. The aim of the SIEGMAS is double. on the one hand, It is a matter of giving a generic, model agent re-usable dedicated to the scientific community for the management of natural resources. On the other hand, the aim consists on giving a framework of computer solution adapted to the decision-makers of politic and economic area for the decision making.

L'évaluation des systèmes interactifs est un domaine de recherche très actif depuis plus d'une trentaine d'années. Suite à l'apparition de systèmes interactifs à architecture dite à base d'agents, de nouvelles problématiques relatives à l'évaluation de tels systèmes apparaissent. Notre contribution réside dans la proposition d'un environnement générique et configurable baptisé EISEval (Environment for Interactive System Evaluation) pour l'aide à leur évaluation. En effet, il prend en compte leurs spécificités et étend les possibilités des mouchards électroniques traditionnels pour évaluer différents aspects d'un système : l'interface utilisateur, quelques propriétés non fonctionnelles (ex. : temps de réponse) et certaines propriétés de l'utilisateur. Cet environnement a été testé et validé dans le cadre du projet SART (Système d'Aide à la Régulation de Trafic), dans un cadre d'évaluation d'un système interactif dans le domaine des transports appelé SAI (Système d'Aide à l'Information des voyageurs). Les perspectives de recherche concernent l'évaluation et l'amélioration du système SAI, de même que l'amélioration de l'environnement d'évaluation proposé, afin d'augmenter son automatisation et l'intégrer dans un environnement d'évaluation intégré. Cet environnement permettrait de combiner des résultats d'évaluation provenant de différentes méthodes (y compris de l'environnement EISEval) pour l'aide à l'évaluation des systèmes interactifs. Mots clés : Évaluation, Interaction Homme-Machine, interface utilisateur, systèmes interactifs, architecture à base d'agents, architecture logicielle, mouchard électronique.

L’émergence de l’utilisation du méthylphénidate (MPH; Ritalin) par des étudiants universitaires afin d’améliorer leur concentration et leurs performances universitaires suscite l’intérêt du public et soulève d’importants débats éthiques auprès des spécialistes. Les différentes perspectives sur l’amélioration des performances cognitives représentent une dimension importante des défis sociaux et éthiques autour d’un tel phénomène et méritent d’être élucidées. Ce mémoire vise à examiner les discours présents dans les reportages internationaux de presse populaire, les discours en bioéthique et en en santé publique sur le thème de l’utilisation non médicale du méthylphénidate. Cette recherche a permis d’identifier et d’analyser des « lacunes » dans les perspectives éthiques, sociales et scientifiques de l’utilisation non médicale du méthylphénidate pour accroître la performance cognitive d’individus en santé. Une analyse systématique du contenu des discours sur l’utilisation non médicale du méthylphénidate pour accroître la performance cognitive a identifié des paradigmes divergents employés pour décrire l’utilisation non médicale du méthylphénidate et discuter ses conséquences éthiques. Les paradigmes « choix de mode de vie », « abus de médicament » et « amélioration de la cognition » sont présents dans les discours de la presse populaire, de la bioéthique et de la santé publique respectivement. Parmi les principales différences entre ces paradigmes, on retrouve : la description de l’utilisation non médicale d’agents neuropharmacologiques pour l’amélioration des performances, les risques et bénéfices qui y sont associés, la discussion d’enjeux éthiques et sociaux et des stratégies de prévention et les défis associés à l’augmentation de la prévalence de ce phénomène. La divergence de ces paradigmes reflète le pluralisme des perceptions de l’utilisation non médicale d’agents neuropharmacologiques Nos résultats suggèrent la nécessité de débats autour de l’amélioration neuropharmacologique afin de poursuivre l’identification des enjeux et de développer des approches de santé publique cohérentes. / The non-medical use of neuropharmaceuticals has sparked ethical debates. For example, there is mounting evidence that methylphenidate (MPH; Ritalin) is being used by healthy university students to improve concentration, alertness, and academic performance, a phenomenon known as cognitive enhancement. The different perspectives on the ethics of cognitive enhancement represent an important dimension of the social and ethical challenges related to such practices but have yet to be examined thoroughly. This thesis aimed to assess existing positive and negative reports in international print media, bioethics literature, and public health literature on the use of MPH to identify and analyze gaps in the ethical, social, and scientific perspectives about the non-medical use of MPH for cognitive enhancement in healthy individuals. A systematic content analysis of discourses on the non-medical use of methylphenidate for cognitive enhancement identified divergent frameworks employed to describe the non-medical use of methylphenidate and discuss its ethical implications: The frameworks of “lifestyle choice”, “prescription drug abuse” and “cognitive enhancement” are present in print media, bioethics, and public health discourses respectively. Important differences between frameworks include the description of the non-medical use of neuropharmaceuticals for cognitive enhancement, associated risks and benefits, discussion of ethical and social issues surrounding the phenomenon and the prevention strategies and challenges to the widespread use of neuropharmaceuticals for cognitive enhancement. Diverging frameworks reflect pluralism in perceptions if the non-medical use of neuropharmaceuticals for cognitive enhancement. At this time, unacknowledged pluralism and implicit assumptions about cognitive enhancement may impede public health interventions and ethics discussions.

Nous étudions dans cette thèse le problème de l'exploration parallèle d'un graphe à l'aide des multiples, synchronisés et mobiles agents. Chaque agent est une entité individuelle qui peut, indépendamment des autres agents, visitez les sommets du graphe ou parcourir ses arêtes. Le but de ensemble des agents est de visiter tous les sommets de graphe. Nous étudions d'abord l'exploration du graphe dans un modèle où chaque agent est équipé de mémoire interne, mais les nœuds n'ont pas de mémoire. Dans ce modèle les agents sont autorisés à communiquer entre eux en échangeant des messages. Nous présentons des algorithmes qui s'exécutent dans un minimum de temps possible pour polynomiale nombre d'agents (polynomiale en nombre de sommets du graphe). Nous étudions aussi quelle est l'impacte de différent méthodes des communications. Nous étudions des algorithmes où les agents peuvent se communiquer à distance arbitraire, mais aussi où communication est possible seulement entre les agents situés dans le même sommet. Dans les deux cas nous présentons des algorithmes efficaces. Nous avons aussi obtenu des limites inférieures qui correspondent bien à la performance des algorithmes. Nous considérons également l'exploration de graphe en supposant que les mouvements des agents sont déterminés par le soi-disant rotor-router mécanisme. Du point de vue d'un sommet fixé, le rotor- router envoie des agents qui visitent les sommet voisins dans un mode round-robin. Nous étudions l'accélération défini comme la proportion entre le pire des cas de l'exploration d'un agent unique et des plusieurs agents. Pour générales graphes, nous montrerons que le gain de vitesse en cas de multi-agent rotor-router est toujours entre fonction logarithmique et linéaire du nombre d'agents. Nous présentons également des résultats optimaux sur l'accélération de multi-agent rotor-router pour cycles, expanseurs, graphes aléatoires, cliques, tores de dimension fixé et une analyse presque optimale pour hypercubes. Finalement nous considérons l'exploration sans collision, où chaque agent doit explorer le graphe de manière indépendante avec la contrainte supplémentaire que deux agents ne peuvent pas occuper le même sommet. Dans le cas où les agents sont donnés le plan de graphe, on présente un algorithme optimal pour les arbres et un algorithme asymptotiquement optimal pour générales graphes. Nous présentons aussi des algorithmes dans le cas de l'exploration sans collision des arbres et des générales graphes dans la situation où les agents ne connaissent pas le graphe. Nous fermons la thèse par des observations finales et une discussion de problèmes ouverts liés dans le domaine de l'exploration des graphes.

Inscrite dans le courant de recherches actuelles portant sur les déterminants des comportements en lien avec la santé, cette thèse a pour objectif de contribuer, au travers du développement d'un modèle à base d'agents, à une meilleure connaissance des relations entre le cadre de vie d'adolescents et leurs pratiques d'activité physique. Questionnant les fondements théoriques et empiriques du modèle socio-écologique qui guide la majorité des études actuelles, ce travail a conduit à l'élaboration d'un schéma conceptuel relationnel intégrant les notions de positions et dispositions sociales, ainsi que les liens entre pratiques de mobilité quotidienne et pratiques d'activités situées dans le temps et l'espace géographique. L'implémentation de ce schéma conceptuel a abouti à la réalisation de trois modèles à base d'agents de complexité croissante, dont l'originalité réside dans la non-inclusion explicite d'interactions. Ce travail, bien qu'inachevé en ce quiconcerne l'exploration des propriétés des modèles, a permis de souligner l'intérêt heuristique de la modélisation, permettant d'un côté d'ouvrir de nouvelles perspectives d'analyses, et d'un autre côté, d'offrir un retour sur les données utilisées.

La comparaison, à différents niveaux (systèmes de villes, villes, quartiers), de l'organisation spatiale et hiérarchique des systèmes urbains dans le monde fait apparaître des propriétés universelles (loi rang-taille, structure centre-périphérie des villes, etc.) mais également une grande variété de formes (notamment en termes de répartition des populations, densités, prix, activités). Si la théorie évolutionnaire urbaine et celles d'économie spatiale offrent des schémas explicatifs de cette émergence de formes, les modèles qui en sont issus se sont jusqu'à présent focalisé sur un seul niveau d'organisation spatiale, qu'il soit intra- ou inter-urbain. Dans une optique d'aménagement durable, il est important de disposer de modèles permettant de raisonner sur les inter-dépendances qu'entretiennent ces niveaux d'organisation du peuplement. Cette thèse présente une famille de modèles entités-centrés et d'outils dédiés à l'étude de cette problématique par la simulation à base d'agents. Ils s'inscrivent dans le projet Simpop et sont mis en oeuvre sur la comparaison des morphogenèses urbaines en Europe et aux Etats-Unis, sur la période 1800-2000. Ils incluent notamment le simulateur simpopNano, accompagné d'un environnement modulaire construit autour d'un SIG pour une exploitation systématique, intelligente et collective de modèles spatiaux. Ensemble, ils confortent l'idée que la seule différence des maillages des réseaux viaires des villes suffit à exprimer des répartitions spatiales plus diffuses sur les grilles américaines que sur les plans radioconcentriques européens. Ce modèle intra-urbain est ensuite articulé avec le modèle de systèmes de villes Simpop2 dans un modèle multi-niveaux, inter et intra-urbain. Il est le point d'ancrage d'une comparaison d'approches dédiées à l'intégration de modèles dynamiques associés à différents niveaux d'abstraction.