Cette thèse aborde les formalismes pour la modélisation multi-physique en support au cycle en V deconception. Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet ANR-MoCoSyMec, selon la méthodologie duprototypage virtuel fonctionnel (PVF) et illustré sur des systèmes électromagnétiques.Nous nous sommes principalement intéressés au langage VHDL-AMS, en tant que support aux différentsniveaux de modélisation apparaissant dans le cycle en V de conception. Cela nous a conduits à traiter laportabilité et l'interopérabilité en VHDL-AMS de diverses méthodes et outils de modélisation. Nous avonsproposé et validé, via le formalisme des composants logiciels ICAr, des solutions aux limites de l'utilisation deVHDL-AMS pour modéliser certains phénomènes physiques reposants sur des calculs numériques.Nous avons étendu la norme ICAr pour supporter des modèles dynamiques décrits par des équationsdifférentielles algébriques (DAE) ; et pour des besoins de co-simulation, nous pouvons également y associer unsolveur. Ces développements sont désormais capitalisés dans le framework CADES.Enfin, nous avons proposé une architecture pour le portage de modèles d'un formalisme à un autre. Elle a étédéfinie et mise en oeuvre plus particulièrement pour des modèles magnétiques réluctants (Reluctool) et desMEMS magnétiques (MacMMems) vers le VHDL-AMS.Ces formalismes et méthodologies sont mis en oeuvre autour du PVF d'un contacteur électromagnétique.

Cette étude porte sur l'impact des fuites de CO2 provenant d'un réservoir géologique de stockage de CO2 sur un aquifère d'eau douce. Elle se distingue des autres études, réalisées sur le même thème, par la recherche et l'application, depuis l'échelle du laboratoire jusqu'à celle d'un site pilote, de nouveaux outils de monitoring et d'approche isotopique destinés à la détection précoce de fuite de CO2. Afin de tester ces outils, des échantillons solides et liquides provenant de l'aquifèrestratégique de l'Albien du Bassin de Paris ont été prélevés, analysés et utilisés pour une étude expérimentale en batch. Cette expérience permet de contraindre et de comprendre précisément les interactions eau-roche-CO2 et les réponses isotopiques. Une application grandeur nature en Norvège a permis de mettre en place ce programme isotopique et de suivre l'évolution de la composition isotopique en distinguant les processus et phénomènes naturels et les processus reliés à l'injection de CO2. Ces deux cas d'étude appliqués au contexte de détection de fuite de CO2 ont permis de choisir les outils isotopiques les meilleurs comme indicateurs indirects de la présence de CO2, dans le cas particulier des systèmes étudiés. L'efficience de ces outils isotopiques réside dans l'enregistrement de la trace laissée par la présence de CO2 au cours d'interactions eau/roche/CO2. L'utilisation de tels outils nécessite une méthodologie rigoureuse abordée dans ce manuscrit et nécessite d'être adaptée aux spécificités des sites envisagés. / This study deals with the impact of CO2 leakages out of geological storage into overlying freshwater aquifers. Compared to other existing studies, the major added value of this study lies, on the one hand, in the research of new monitoring tools and isotopic approach in the context of CCS aiming at early and sensitive detection of CO2 leakage and, on the other hand, in the application of these tools at the (limited) laboratory scale as well as at field scale. In order to test these tools, solid and liquid materials were sampled out of the major strategic drinking water Albian aquifer in the Paris Basin (France). We have then precisely characterized and used them within a batch experiment. This experiment yields interesting results which help understanding and constraining precisely the water-rock-CO2 interactions as well as the isotopic responses. A real scale application of the method was then performed in Norway. It was an opportunity to develop this isotopic program and to track the isotopic evolution composition, while differentiating the natural processes and the system response tothe CO2 injection. When applied to the detection of CO2 leakage context, the two case studies open the way for choosing the “best” isotopic tools as indirect indicators of CO2 presence in these specific systems. The efficiency of these isotopic tools comes from the recording of the CO2 footprint all along the water-rock-CO2 interactions. Using such tools imposes a rigorous methodology, which is tackled inthis manuscript. Furthermore, future application will require adapting to the specifics of a proposed site.

La production de crevettes en Indonésie est en constante augmentation de part sa surface et l'intensification de ses élevages. Cette filière contribue au développement économique en milieu rural, à la sécurité alimentaire nationale, à l'emploi et au commerce extérieur. Cependant, ce développement rapide s'est accompagné d'effets écologiques et sociaux négatifs. Le développement de maladies dans les élevages ainsi que la dégradation de l'environnement côtier a conduit à l'abandon de 250 000 hectares de bassins dans le pays. Leur réhabilitation dans le cadre d'une activité durable est aujourd'hui une priorité pour le gouvernement indonésien.L'objectif de cette thèse est de développer des outils et des méthodes, basées sur de l’imagerie satellites à très haute résolution spatiale (THRS), (1) pour une meilleure gestion des sites de production et (2) pour réhabiliter les sites abandonnés. L'estuaire de la Perancak situé dans la Province de Bali, une zone de production en déclin, a été choisi comme site pilote. Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet INDESO dont l'objectif était de fournir des outils et des méthodes pour une meilleure gestion des ressources côtières et marines en Indonésie.Le premier outil développé pour objectif de cartographier automatiquement les bassins d'élevage. A cet effet, une méthode basée sur la détection des contours a été mise en place et comparée à deux autres méthodes, la première basée sur la méthode de croissance des régions, la seconde sur une classification non supervisée (plus particulièrement la méthode Isocluster). Notre méthode a permis de détecter une forte proportion de bassins avec une meilleure précision.Le second outil avait pour objectif de distinguer les bassins actifs des bassins abandonnés. Un indicateur intégré (IPAI) basé sur quatre critères identifiés sur les images THRS que sont la présence d'eau, d'aérateur(s), de ponton(s) d'alimentation et de végétation, a été développé. Cet indicateur permet de distinguer significativement un bassin actif d'un bassin inactif. La présence de ponton est le critère qui s'est révélé être le plus discriminant.Cet indicateur a été utilisé sur l'estuaire de la Perancak pour suivre la dynamique d’abandon des bassins, liée au développement des maladies dans les élevages, entre 2001 et 2015. Deux facteurs de risque conduisant à l'abandon ont été mis en évidence : le climat et le positionnement des bassins au sein de l'estuaire. Ces résultats suggèrent qu'une approche spatiale doit être prise en compte pour la réhabilitation des bassins. Trois zones ont été définies à partir de leur résilience spatiale aux maladies. Le niveau de connectivité entre des bassins via le réseau hydrologique augmente le risque d'abandon. A noter que la présence actuelle des pathogènes (White Spot Syndrome Virus, WSSV) dans les bassins et probablement dans l'environnement génère une mémoire écologique défavorable à la réhabilitation de fermes aquacoles de crevettes.A partir de ces résultats, une première proposition de plan pour réhabiliter les bassins abandonnés a été formulée dans le cadre d'une approche écosystémique. Pour lutter contre les maladies, ce plan suggère de développer une aquaculture multi-trophique intégrée (AMTI), basée sur la diversité des espèces élevées et de leur positionnement dans la chaine trophique, à l'échelle de l'estuaire. Les méthodes et les études qui doivent être conduites pour rendre opérationnelle cette proposition sont discutées. / Shrimp farming production in Indonesia has continuously increased through a large expansion of cultured areas and stocking density intensification. This activity supports rural economic development and contributes to national food security, employment and foreign exchange earnings. However, this development has generated adverse ecological and social effects. As consequences of diseases and environmental degradations, there are currently 250,000 ha of abandoned ponds. Their rehabilitation, within a sustainable aquaculture framework, is actually a high priority for the Indonesian government.The objective of the present PhD work was to develop tools and methodologies to (1) enable better management for operating sites of shrimp industry and (2) rehabilitate abandoned sites using very high-resolution satellite (VHRS) imagery. The Perancak Estuary, located in Bali Province, is the production area in decline that has been chosen as study site. This work has been carried out in the frame of the INDESO project which was assigned to develop and provide tools and methods for better management of marine and coastal resources in Indonesia.The first developed tool was an automatic classification procedure for aquaculture mapping. A method based on Edge Detection on VHRS images was proposed and compared with those generated by Region Growing segmentation and unsupervised classification Isocluster. Edge Detection method could successfully create aquaculture map in the Perancak estuary by identifying a large proportion of existing ponds, with good overall accuracy.To implement effective procedure for appropriate aquaculture ecosystem assessment and monitoring, the second tool was an Integrated Pond Activity Indicator (IPAI). It aimed to discriminate active from abandoned ponds and was developed based on four criteria using VHRS images. Those criteria were: presence of water, aerator, feeding bridge and vegetation. This indicator succeeded in detecting active pond with a good accuracy, and feeding bridge appeared to be the most discriminant criteria.This second indicator has then been applied to the Perancak estuary to highlight the abandonment dynamic due to disease between 2001 and 2015. Two risk factors that could contribute to explain dynamics of abandonment were identified: climate conditions and pond locations within the estuary, suggesting that a spatial approach should be integrated in planning processes to operationalize pond rehabilitation. Three areas were defined based on their disease resilience. Ponds connectivity through water network increased the risk of disease development. The continued presence of shrimp pathogen species in ponds and probably in the environment (i.e. White Spot Syndrome Virus, WSSV) may generate ‘ecological memories’ that prevent to the return of shrimp productive system.These results were used to establish a first proposal of rehabilitation plan using an ecological approach. At the whole ecosystem scale, the development of an integrated multi-trophic aquaculture (IMTA), based on the diversity of cultured species and their trophic status would be implemented. Methods and studies that would be conducted to operationalize sustainable pond rehabilitation are briefly discussed.

L'espace entourant notre corps est d'une importance vitale: nous surveillons attentivement les objets (animés et inanimés) qui entrent dans les limites de l'espace à immédiate proximité du corps pour interagir avec eux. Dans le domaine des neurosciences cognitives, cet espace est exemplifié par le concept d'espace péripersonnel (PPS), une représentation hautement plastique qui intègre des stimuli tactiles et visuels présentés sur et près du corps. Cette représentation semble contribuer au guidage efficace des actions, cependant dans la littérature on ne retrouve aucune preuve substantielle de l'implication du PPS dans le contrôle des actions. Un argument en faveurs de cette hypothèse dériverait de la preuve que la plasticité du PPS peut effectivement survenir avant le début du mouvement, plutôt que pendant le mouvement. Les résultats de la première étude (chapitre II) révèlent que les informations visuelles et tactiles interagissent de manière significative déjà au cours de la phase de planification de l'action et que cette interaction visuo-tactile augmente ultérieurement au cours des étapes successives du mouvement. Un tel processus de « remappage » visuo-tactile du PPS, qui précède temporellement et accompagne par la suite l'exécution de l'action motrice, semble donc idéalement adapté à pour aider au guidage de nos actions. Récemment, il a été suggéré que le PPS pourrait jouer un rôle dans le guidage des interactions motrices entre individus. En psychologie sociale, l'espace autour du corps est appelé espace interpersonnel (IPS), défini comme l'espace que les individus maintiennent autour d'eux et dans lequel les autres ne peuvent pas pénétrer sans susciter d'inconfort. En raison de certaines similitudes entre les représentions du PPS et du IPS, certains auteurs ont soulevé la question d'un éventuel partage de certaines caractéristiques fonctionnelles entre ces deux représentations. Le deuxième objectif de ma thèse etait de tester cette hypothèse en exploitant un autre processus de «remappage» plastique du PPS, c'est-à-dire celui induit par l'utilisation d'un outil. Les résultats de la deuxième étude (chapitre IV) montrent que l'utilisation «standard» d'un outil «allonge» le PPS, mesuré par la distance d'atteignabilité d'une autre personne, mais n'influence pas l'IPS, mesuré par la distance de confort envers la même personne. Dans la troisième étude (chapitre V), nous avons introduit une nouvelle variante plus sociale de l'utilisation d'un outil pour examiner la plasticité sensorimotrice et sociale des deux espaces. Les résultats obtenus révèlent que l'utilisation sociale d'un outil «allonge» le PPS et en même temps «réduit» l'IPS. La démonstration que l'on peut induire des changements directionnellement opposés entre les deux représentations, falsifie l'hypothèse selon laquelle il peut y avoir un chevauchement fonctionnel entre PPS et IPS. Ces exemples de dissociation fonctionnelle peuvent donc servir à éviter une association inappropriée entre les deux concepts. Si l'hypothèse de l'identité fonctionnelle avec l'IPS ne semble pas légitime, il n'en demeure pas moins que le PPS est également sensible aux variables sociales. La dernière étude (Chapitre VII) vise donc à explorer cette sensibilité du PPS vers une dimension sociale fondamentale, encore inexplorée: la propriété privée. Les résultats de la quatrième étude indiquent que la propriété d'un objet, qu'elle soit considérée comme individuelle ou partagée, est essentielle pour l'émergence des propriétés dynamiques du PPS. Les stimuli visuels influencent effectivement la perception tactile d'une manière plus marquée au début du mouvement, mais seulement lorsque l'objet appartient au participant. Il convient de noter qu'un effet similaire apparaît également lorsque l'on observe une autre personne agir sur l'objet qui lui appartient... [etc] / The zone that surrounds our body is of vital importance: we carefully monitor the objects (both animate and inanimate) that enter the boundaries of the immediate space around the body to interact with them. In the neurocognitive field such a space is captured by the concept of peripersonal space (PPS), a highly plastic representation that integrates tactile and visual stimuli presented on, and close to, the body. This system seems to contribute to the efficient guidance of actions, yet, a clear demonstration of a prominent role of PPS in control of actions is critically lacking. Strong support for this would derive from evidence that PPS plastic changes occur before rather than after movement onset. The results from the first study (Chapter II) reveal that visual and tactile information strongly interact already during the planning phase of action and this visuo-tactile interaction is further enhanced during subsequent movement phases. Such a visuo tactile remapping of PPS that temporally precedes and subsequently accompanies overt motor execution is ideally suited to planning and guiding actions. Recently, it has been suggested a possible involvement of PPS in the guidance of motor interactions between individuals. In social psychology, the space around the body is termed interpersonal space (IPS), defined as the area individuals maintain around themselves into which others cannot intrude without arousing discomfort. Because of some similarities between the PPS and IPS constructs, some authors have raised the question of whether they share some functional features. The second aim of my thesis is to test this hypothesis by taking advantage of another PPS remapping, namely that one induces by tool-use. The results of the second study (Chapter IV) show that “standard” tool-use ‘extends’ PPS, as measured by reaching distance toward a peer, but does not affect IPS, as measured by the comfort distance toward the same peer. In the third investigation (Chapter V), we introduced a novel form of “social” tool-use setting to test for both sensorimotor and social plasticity of the two spaces. The findings that social tool–use ‘extends’ PPS and ‘reduces’ IPS, inducing opposite changes on each representation, clearly disconfirms the hypothesis . that there might be functional overlap between these sectors of space. Such examples of functional dissociation may therefore be sufficient to warn scholars to refrain from risky conflations between the two concepts. If the assumption of functional identity with IPS does not appear to be legitimate, it is true that PPS is sensitive to social features. The last study (Chapter VII) is thus aimed at probing this sensitivity of PPS to a so far unexplored but fundamental social dimension: ownership. The results from the forth study indicate that, whether considered to be as individual or shared property, ownership of an object is critical for the PPS dynamic properties to emerge. Visual stimuli affected touch perception more strongly at the movement onset than before, but only when the object belonged to the acting participant. Interestingly, a similar remapping was found when simply observing the peer acting on her own belonging. In a follow-up experiment we investigated PPS plastic changes when property of the target object was shared between the two agents. In this case, PPS remapping emerged not only when acting in first person, but also when observing the peer acting upon the shared object. Taken together, these findings critically inform current theoretical models about space around our body and about its function in our sensorimotor and social inter-actions

La complexité croissante du matériel et du logiciel dans le développement des applications pour les systèmes embarqués induit de nouveaux besoins et de nouvelles contraintes en termes de fonctionnalités, de capacité de stockage, de calcul et de consommation d'énergie. Cela entraîne des difficultés accrues pour les concepteurs alors que les contraintes commerciales liées aux développement et à la production de ces systèmes demeurent impondérables. Un autre défi qui s'ajoute à cette complexité est le développement des applications avec de fortes exigences de sécurité et de fiabilité (S&D) pour des systèmes embarqués contraints en ressources (RCES). De ce fait, nous recommandons d'aborder cette complexité via la réutilisation d'un ensemble d'artefacts de modélisation dédiés. Le "patron" constitue l'artefact de base pour représenter des solutions S&D, à spécifier par les experts de ces aspects et à réutiliser par les ingénieurs pour résoudre les problèmes de l'ingénierie système/logicielle du domaine confrontée à ces aspects. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons une approche d'ingénierie à base de modèles pour la spécification, le packaging et la réutilisation de ces artefacts pour modéliser et analyser ces systèmes. Le fondement de notre approche est un ensemble de langages de modélisation et des règles de transformation couplés à un référentiel orienté modèles et de moteurs de recherche et d'instantiation. Ces langages de modélisation permettent de spécifier les patrons, les systèmes de patrons et un ensemble de modèles de propriétés et de ressources. Ces modèles permettent de gouverner l'utilisation des patrons, leur organisation et leur analyse pour d'éventuel réutilisation. Pour les transformations, nous avons conçu un ensemble de règles pour l'analyse de la satisfiabilité des architectures logicielles à base de patrons S&D pour des plateformes matérielles à base de modèles de ressources. Pour le développement du référentiel, nous proposons un processus de spécification et de génération basé sur les langages de modélisation décrits au préalable. Les moteurs permettent de retrouver pour ensuite instantier ces artefacts vers des environnements de développement spécifiques.Dans le cadre de l'assistance pour le développement des applications S&D pour les RCES, nous avons implémenté une suite d'outils, basés sur Eclipse EMF/QVTO, pour supporter la spécification de ces artefacts et l'analyse des applications S&D autour d'un référentiel. Afin de faciliter l'utilisation de l'approche proposée, nous préconisons un ensemble de méthodes pour favoriser l'utilisation de cette suite d'outils tout au long du processus de développement. En outre, nous avons abordé la construction par génération automatique de référentiels orientés modèles, basée sur Eclipse EMF/QVTO et la plateforme Eclispe CDO, accompagné d'un ensemble d'outils pour le peuplement, l'accès et la gestion de ce référentiel. Les problèmes étudiés dans ce travail ont été identifiés dans le contexte du projet européen FP7 TERESA. Les solutions proposées ont ainsi été démontrées et évaluées dans le cadre de ce projet à travers un cas d'étude d'une application de contrôle, exhibant des exigences de fiabilité et de sécurité, pour les systèmes ferroviaires. / Non-functional requirements such as Security and Dependability (S&D) become more and more important as well as more and more difficult to achieve, particularly in embedded systems development. Such systems come with a large number of common characteristics, including real-time and temperature constraints, security and dependability as well as efficiency requirements. In particular, the development of Resource Constrained Embedded Systems (RCES) has to address constraints regarding memory, computational processing power and/or energy consumption. In this work, we propose a modeling environment which associates model-driven paradigm and a model-based repository, to support the design and the packaging of S&D patterns, resource models and their property models. The approach is based on a set of modeling languages coupled with a model-repository, search and instantiation engines towards specific development environments. These modeling languages allow to specify patterns, resources and a set of property models. These property models will allow to govern the use of patterns and their analysis for reuse. In addition, we propose a specification and generation process of repositories. As part of the assistance for the development of S&D applications, we have implemented a suite of tool-chain based on the Eclipse platform to support the different activities around the repository, including the analysis activities. The proposed solutions were evaluated in the TERESA project through a case study from the railway domain.

Le système perceptif d’un chirurgien doit s’adapter aux contraintes multisensorielles liées à la chirurgie guidée par l’image. Trois expériences sont conçues pour explorer ces contraintes visuelles et haptiques pour l’apprentissage guidé par l’image. Les résultats montrent que les sujets sont plus rapides et plus précis avec une vision directe. La stéréoscopie 3D n’améliore pas les performances des débutants complets. En réalité virtuelle, la variation de la longueur, largeur, position et complexité de l'objet affecte les performances motrices. La force de préhension appliquée sur un système robotique chirurgical dépend de l'expérience de l'utilisateur. En conclusion, le temps et la précision sont importants, mais la précision doit rester une priorité pour un apprenti. L'homogénéité des groupes d'étude est important pour la recherche sur la formation chirurgicale. Les résultats ont un impact direct sur le suivi des compétences individuelles pour les applications guidées par l'image. / Perceptual system of a surgeon must adapt to conditions of multisensorial constrains regard to planning, control, and execution of the image-guided surgical operations. Three experimental setups are designed to explore these visual and haptic constraints in the image-guided training. Results show that subjects are faster and more precise with direct vision compared to image guidance. Stereoscopic 3D viewing does not represent a performance advantage for complete beginners. In virtual reality, variation in object length, width, position, and complexity affect the motor performance. Applied grip force on a surgical robot system depends on the user experience level. In conclusion, both time and precision matter critically, but trainee gets as precise as possible before getting faster should be a priority. Study group homogeneity and background play key role in surgical training research. The findings have direct implications for individual skill monitoring for image-guided applications.

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