Les réseaux mobiles ad hoc sont par nature instables et imprévisibles. De ces caractéristiques découle la difficulté à concevoir et analyser des algorithmes distribués garantissant certaines propriétés. C'est sur ce point que porte la contribution majeure de cette thèse. Pour amorcer cette étude, nous avons étudié quelques problèmes fondamentaux de l'algorithmique distribuée dans ce type d'environnement. Du fait de la nature de ces réseaux, nous avons considéré des modèles de calculs locaux, où chaque étape ne fait collaborer que des n\oe uds directement voisins. Nous avons notamment proposé un nouveau cadre d'analyse, combinant réétiquetages de graphes dynamiques et graphes évolutifs (modèle combinatoire pour les réseaux dynamiques). Notre approche permet de caractériser les conditions de succès ou d'échec d'un algorithme en fonction de la dynamique du réseau, autrement dit, en fonction de conditions nécessaires et/ou suffisantes sur les graphes évolutifs correspondants. Nous avons également étudié la synchronisation sous-jacente aux calculs, ainsi que la manière dont une application réelle peut reposer sur un algorithme de réétiquetage. Un certain nombre de logiciels ont également été réalisés autour de ces travaux, notamment un simulateur de réétiquetage de graphes dynamiques et un vérificateur de propriétés sur les graphes évolutifs.

Cette thèse porte sur l'étude spectrale de l'effet laser produit dans une couche mince de polymère dopé par un colorant et excité par plusieurs faisceaux. L'émission laser est créée par un effet de rétroaction répartie (distributed feedback ou DFB) obtenu par le biais d'une modulation longitudinale temporaire du gain induite dans le milieu actif. L'utilisation d'un réseau de Bragg permet des propriétés de sélectivité spectrale tandis que le caractère éphémère de la modulation permet que la cavité, et donc l'émission, n'existe que pendant un intervalle de temps de l'ordre de la durée d'excitation.<br />Les matériaux utilisés sont d'abord caractérisés dans le cadre d'une excitation par un faisceau unique, ce qui permet d'évaluer l'intervalle d'accordabilité dans la courbe de gain ainsi que le caractère transverse de l'émission multimodale dans le guide d'onde. Expérimentalement le laser DFB est obtenu au moyen de l'interféromètre de Lloyd qui permet une accordabilité par variation de l'interfrange. A partir de ces résultats, l'influence du nombre de faisceaux excitateurs est étudiée selon deux paramètres : le retard temporel entre ces faisceaux et l'ordre de réflexion de Bragg utilisé pour favoriser l'émission laser. Cette étude a permis d'expliciter le lien entre ces paramètres et le nombre de raies émises. Ce nombre augmente significativement avec l'ordre de réflexion lorsque la condition de cohérence est vérifiée. La dynamique des réseaux induits a été étudiée en décalant temporellement les faisceaux excitateurs. Deux modèles sont présentés. Le premier est basé sur l'étude géométrique des vecteurs d'onde incidents sur la couche et prend en compte leurs interactions, et le second s'appuie sur un régime de saturation de l'indice de réfraction du milieu. Ces modèles sont en bon accord avec les résultats expérimentaux.

Permettre à plusieurs agents de planifier et de coordonner leurs activités de manière distribuée tel est l'objectif des travaux présentés dans ce mémoire. L'approche proposée s'appuie sur des opérateurs de composition de plans. Afin de gérer au mieux les interactions entre différents agents, leurs plans sont produits par IxTeT, un système de planification permettant la prise en compte de contraintes temporelles numériques et gérant le parallélisme des tâches ainsi que le partage de ressources. Les deux premiers chapitres décrivent le formalisme logique utilisé par IxTeT ainsi que le fonctionnement du planificateur lui-même et les améliorations qu'il est possible d'y apporter. Le troisième chapitre détaille alors formellement les méthodes et algorithmes permettant de réaliser des opérateurs de composition de plans: union de plans, insertion de nouveaux buts dans un plan existant. On y démontre leurs limites théoriques. Le quatrième chapitre décrit la mise en œuvre de ces opérateurs en exhibant des algorithmes tant pour améliorer les performances de la planification incrémentale mono-agent que pour réaliser un système distribué de planification multi-agents. Dans ce système, un plan global est élaboré par composition successive de plans individuels. Ce plan global reste implicite et n'est donc jamais centralisé. On présente ensuite les problèmes spécifiques rencontrés lorsque planification et exécution sont réalisées simultanément. Ces problèmes ouverts sont cruciaux dans un contexte multi-agents. Le document se termine par une illustration et une évaluation sur des exemples appliqués au domaine multi-robots permettant d'apprécier les avantages mais aussi les limites de l'utilisation de ces opérateurs de composition de plans et par une comparaison avec un autre système de planification distribuée.

Cette thèse porte sur l'étude d'un effet laser produit dans une couche mince polymère dopé avec un colorant. La résonance de l'émission stimulée est créée par une modulation longitudinale temporaire du gain induit dans le milieu actif. Cet effet de contre réaction répartie (distributed feedback (DFB) en anglais) possède des propriétés intéressantes quant à la sélectivité spectrale et à la durée temporelle de l'émission générée. En effet, le réseau de Bragg permet d'induire une amplification réciproque des ondes contrapropagatives résonantes. De plus la cavité existe uniquement pendant un intervalle de temps de l'ordre de la durée d'excitation.<br />A partir des études théoriques et expérimentales effectuées sur les lasers à gain distribué semi-conducteurs, la théorie des modes couplés est appliquée aux paramètres internes caractéristiques du matériau utilisé. Expérimentalement, le laser DFB est obtenu au moyen du dispositif interférométrique de Lloyd. Il permet de vérifier l'effet de seuil du laser et l'intervalle d'accordabilité dans la courbe de gain par variation de l'interfrange. L'origine du couplage du réseau de Bragg avec le champ laser émis est analysée selon la structure modale du laser. Par ailleurs, l'importance des propriétés de guide d'onde sur les modes transverses est traitée indépendamment des notions de couplage. Une configuration de couche déterminée a permis d'observer différents modes laser accordables. La comparaison des résultats expérimentaux et des simulations dans le cadre de la théorie linéaire de la propagation guidée permet de confirmer le caractère transverse de cette émission. Enfin, l'étude du comportement temporel du réseau induit en régime de contre réaction répartie est effectuée à partir d'une technique de mélange à quatre ondes dégénérées en fréquence. Elle a permis de fixer statistiquement le maximum du délai séparant l'excitation de l'émission du laser.

En conception distribuée, dans la phase du dimensionnement du produit, des incohérences peuvent émerger entre les objectifs de conception et entre les procédures de travail des sous-systèmes hétérogènes. Dans cette phase, les acteurs de conception doivent collaborer d'une manière concourante, car leurs tâches sont reliées les unes aux autres par les couplages de dimensionnement entre leurs sous-problèmes. Les incohérences peuvent provoquer des conflits de conception en raison de ces couplages. La question est de savoir comment obtenir une convergence collaborative pour satisfaire les objectifs globaux et individuels des acteurs de conception lorsque ces acteurs prennent des décisions de conception sous incertitude. L'objectif de cette thèse est de proposer un modèle pour empêcher et résoudre les conflits de conception, tout en surmontant le problème de l'incertitude de la conception avec l'approche de " conception basée sur les ensembles " (SBD). Pour cela, les attitudes de conception sont modélisées avec le paradigme " Croyances-Désirs-Intentions " afin d'explorer les incohérences et gérer les conflits dans les processus de conception. L'approche ascendante conventionnelle est ainsi étendue grâce à des techniques de modélisation multi-agents. Dans cette approche, les agents de conception peuvent fixer des exigences directement sur leurs indicateurs de " bien-être ". Ces indicateurs représentent la manière dont leurs objectifs de conception sont susceptibles d'être satisfaits à un moment donné du processus. Des simulations de Monte Carlo sont effectuées pour évaluer la performance de cette approche, offrant une variété d'attitudes de l'agent. Par rapport aux approches classiques de conception ascendante et descendante, les résultats révèlent moins de conflits de conception et une intensité des conflits réduite. Les techniques de " problème de satisfaction de contraintes " (CSP) et les attitudes de conception sont appliquées pour détecter et justifier des conflits de conception entre les agents hétérogènes. Une nouvelle forme du modèle " Cooperative CSP " (CoCSP) est ainsi mise au point afin de résoudre les conflits de conception en détectant le compromis entre les contraintes. Le système de résolution des conflits peut être adopté grâce à différentes stratégies proposées qui prennent en compte l'architecture de solidarité des agents. Les résultats des simulations montrent que l'intensité des conflits en conception distribuée est réduite par la promotion de la solidarité qui déclenche une aide aux agents en souffrance.

La diversité croissante des différents agents constituant les réseaux de communication actuels ainsi que la capacité accrue des technologies concurrentes dans l'environnement réseau a conduit à la prise en compte d'une nouvelle approche distribuée de la gestion du réseau. Dans cet environnement réseau évolué, le besoin en accroissement de la bande passante et en ressources rares, s'oppose à la réduction de la consommation énergétique globale.Dans notre travail nous nous intéressons à l'application de mécanismes distribués et de méthodes d'apprentissages visant à introduire d'avantage d'autonomie dans les réseaux hétérogènes, mobiles en particulier, tout en améliorant les performances par rapport aux débits et à la qualité de service. Notre étude se concentre principalement sur l'élaboration de mécanismes distribués stochastiques et énergétiquement efficaces en profitant des capacités de calcul de tous les agents et entités du réseau. Divers outils de la théorie des jeux nous permettent de modéliser et d'étudier différents types de systèmes dont la complexité est induite par la grande taille, l'hétérogénéité et le caractère dynamique des interconnexions. Plus spécifiquement, nous utilisons des outils d'apprentissage par renforcement pour aborder des questions telles que l'attachement distribué des utilisateurs permettant une gestion dynamique, décentralisée et efficace des ressources radio. Nous combinons ensuite les procédures de sélection d'accès à des méthodes d'optimisation distribuées du type gradient stochastique, pour adresser le problème de coordination des interférences intercellulaires (ICIC) dans les réseaux LTE-A. Cette approche se base sur un contrôle de puissance dynamique conduisant à une réutilisation fractionnaire des fréquences radios. Par ailleurs nous adressons dans les réseaux décentralisés non-hiérarchiques, plus précisément les réseaux tolérants aux délais (DTNs), des méthodes décentralisées liées à la minimisation du délai de transmission de bout en bout. Dans ce cadre nous nous intéressons, en outre des équilibres de Nash, à la notion d'équilibre évolutionnairement stables dans différents contextes de jeux évolutionnaires, jeux évolutionnaires décisionnels markoviens et jeux de minorité. Enfin, la majeure partie du travail effectué se rattachant aux tests et validations par simulations,nous présentons plusieurs éléments d'implémentations et d'intégrations liés à la mise en place de plateformes de simulations et d'expérimentations.

La programmation orientée objet a déjà prouvé ses intérêts lors de la mise en oeuvre d'applications complexes. Le développement des applications distribuées à l'aide de technologies objets est réalisable mais cela implique de gérer les communications entre les objets distants. Des outils tels que CORBA, RPC et Java RMI facilitent la mise en oeuvre de la communication en masquant les accès réseaux. Cette maturation en termes de réseaux et de programmation par objets conduit aujourd'hui à une intensification du développement d'applications distribuées. Cette évolution des applications distribuées augmente le besoin de spécifier explicitement les sémantiques des communications et des interactions entre des objets. Cependant, les outils mentionnés ci-dessus ne permettent pas d'exprimer les sémantiques des interactions entre des objets. Seuls quelques travaux vont dans le sens d'une expression et d'une gestion des interactions entre des objets distants indépendamment de leurs fonctionnalités intrinsèques. Cependant, il reste encore des travaux à faire sur la " sémantique " des interactions entre objets distants afin d'apporter encore plus de flexibilité, de facilité et une meilleure réutilisation lors de la mise en oeuvre d'applications distribuées. La solution avancée est la définition d'un modèle et d'une architecture distribuée de gestion des interactions entre objets distants dans les environnements de développement utilisés par le monde industriel, c'est-à-dire les environnements compilés, fortement typés et distribués. Elle est basée sur ISL (Interaction Specification Language), notre langage de description des interactions ainsi que sur un système de réécriture des comportements réactifs.

Le but de cette thèse est d'exploiter efficacement le parallélisme présent dans les applications informatiques séquentielles afin de bénéficier des performances fournies par les multiprocesseurs, en utilisant une nouvelle méthodologie pour la parallélisation automatique des tâches au sein des compilateurs. Les caractéristiques clés de notre approche sont la prise en compte des contraintes de ressources et le caractère statique de l'ordonnancement des tâches. Notre méthodologie contient les techniques nécessaires pour la décomposition des applications en tâches et la génération de code parallèle équivalent, en utilisant une approche générique qui vise différents langages et architectures parallèles. Nous implémentons cette méthodologie dans le compilateur source-à-source PIPS. Cette thèse répond principalement à trois questions. Primo, comme l'extraction du parallélisme de tâches des codes séquentiels est un problème d'ordonnancement, nous concevons et implémentons un algorithme d'ordonnancement efficace, que nous nommons BDSC, pour la détection du parallélisme ; le résultat est un SDG ordonnancé, qui est une nouvelle structure de données de graphe de tâches. Secondo, nous proposons une nouvelle extension générique des représentations intermédiaires séquentielles en des représentations intermédiaires parallèles que nous nommons SPIRE, pour la représentation des codes parallèles. Enfin, nous développons, en utilisant BDSC et SPIRE, un générateur de code que nous intégrons dans PIPS. Ce générateur de code cible les systèmes à mémoire partagée et à mémoire distribuée via des codes OpenMP et MPI générés automatiquement.

Les bâtiments consomment plus de 40 % de l'énergie mondiale. Bien que nombre de propositions pour améliorer la gestion de l'énergie dans les bâtiments aient été avancées, cette problématique demeure essentiellement ouverte. Cette thèse porte sur le développement et l'évaluation d'une commande prédictive pour la gestion de l'énergie dans le bâtiment ainsi que l'étude de l'embarcabilité de l'algorithme de contrôle sur une cible temps-réel (Roombox - Schneider-Electric). En plus des divers simulations montrant l'intêret d'une telle approche, ce travail explore aussi la capacité de la commande prédictive à s'adapter à des scénarii complexes (prix variable de l'énergie, bâtiments multi-sources, contraintes de ressources, stockage d'énergie, ...). Ce travail propose l'élaboration d'une architecture de commande distribuée pour contrôler les paramètres de confort dans chaque zone du bâtiment sous respect de contraintes de ressources globales. Cette thèse CIFRE a été préparée au sein du laboratoire Gipsa-lab en partenariat avec Schneider-Electric dans le cadre du programme HOMES (www.homesprogramme.com).

Cette dissertation fait face au problème de la localisation de sources, un sujet qui a été largement étudié dans la littérature récente au vu de son grand nombre d'applications. En particulier, ce travail se concentre sur le pilotage de multiples capteurs, capables de prendre des mesures ponctuelles de la quantité émise, vers la source sans faire usage d'aucune information de position, qui se trouve être indisponible dans de nombreux cas pratiques (par exemple, sous l'eau ou dans l'exploration souterraine). En faisant quelques hypothèses sur le processus de diffusion, nous développons un modèle qui permet d'utiliser des outils mathématiques (l'intégrale de Poisson et ses dérivées) pour obtenir une simple approximation du gradient de la fonction décrivant le processus de diffusion, dont la source représente le maximum, ce qui permet d'utiliser l'algorithme du gradient et trouver l'emplacement de la source. Les contributions sont de trois ordres : d'abord, nous utilisons ces outils pour résoudre le problème de la recherche d'une source en deux dimensions à travers d'un contrôle centralisé, où un seul véhicule, équipé de multiples capteurs et sans information de position, se déplace dans un environnement planaire où se trouve une source. Ensuite, nous étendons cette recherche à un cadre en trois dimensions, en considérant un engin volant équipé de capteurs qui se déplace dans l'espace ; pour ce cas plus général, outre la validation par simulations, nous fournissons également une étude théorique des propriétes de convergence de la loi de commande proposée. Enfin, nous abordons le problème de la localisation de source de façon distribuée, compte tenu de plusieurs capteurs autonomes mobiles (en deux dimensions) ; outre le problème de mettre en oeuvre l'algorithme de localisation de source de manière distribuée, nous devons garantir un contrôle de la formation approprié pour assurer l'exactitude de l'estimation du gradient, et donc atteindre la source.} / The dissertation faces the problem of source localisation, a topic which has been extensively studied in recent literature due to its large number of applications. In particular, it focuses on steering multiple sensors, able to take point-wise measurements of the emitted quantity, towards the source without making use of any position information, which happens to be unavailable in many practical cases (for example, underwater or underground exploration). By making some assumptions on the diffusion process, we develop a model which allows us to use some mathematical tools (the Poisson integral and its derivatives) for a simple approximation of the gradient of the function describing the diffusion process, whose source represents its maximum, making it possible to perform a gradient ascent to find the source location. The contributions are threefold: first, we use such tools to solve a 2-dimensional centralised source-seeking problem, where a single vehicle, equipped with multiple sensors and without position information, is moving in a planar environment where a source is supposed to emit. Then, we extend it to a 3-dimensional framework, considering a flying vehicle equipped with sensors moving in the space; for this more general case, in addition to simulation validation, we provide a theoretical study of the convergence properties of the proposed control law. Finally, we tackle the distributed source-localisation problem, considering several autonomous moving sensors (in two dimensions); in addition to the problem of implementing the source-localisation algorithm in a distributed manner, in this latter case we have also to guarantee a suitable formation control, to ensure the correctness of the gradient estimation and hence reach the source.