Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans une collaboration avec l'entreprise Berger-Levrault, acteur majeur du développement de logiciels de gestion administrative pour les services publics. Ces travaux s'appuient sur deux constats. D'une part, la politique de numérisation des services publics induit la nécessité de disposer de logiciels adaptés aux métiers de l'ensemble des établissements publics. Ces logiciels sont complexes et particulièrement riches comparativement aux logiciels de bureautique classiquement utilisés. D'autre part, on observe que les dispositifs utilisés pour interagir avec ces logiciels n'évoluent que très peu. Depuis plusieurs décennies, la souris et le clavier restent la norme dans un environnement fixe. Or, ces dispositifs ne possèdent que peu de degrés de libertés en entrée. La manipulation de données multidimensionnelles avec ceux-ci induit un plus grand nombre d'étapes pour réaliser une tâche, rallongeant ainsi le chemin d'interaction. Dans ce contexte, l'objectif de ces travaux de thèse est de contribuer à la fluidification de l'interaction avec des données multidimensionnelles, contenues dans les logiciels du service public, au travers de l'augmentation des degrés de libertés en entrée proposés par les dispositifs. En effet, une plus grande quantité de degrés de libertés en entrée réduirait le nombre d'étapes nécessaires à la réalisation d'une tâche donnée, fluidifiant ainsi l'interaction. Nous proposons 3 contributions majeures : un dispositif à multiples degrés de libertés, la Roly-Poly Mouse ; un espace de conception, DECO ; ainsi qu'un ensemble de techniques d'interaction avec dispositifs mobiles basées sur le principe du stacking. Une première contribution de nos travaux consiste en la conception d'un nouveau dispositif à multiples degrés de liberté : la Roly-Poly Mouse (RPM). Ce dispositif, dont la base est arrondie, vise à remplacer la souris traditionnelle. Il possède 6 degrés de libertés (3 translations dont 2 exploitées et 3 rotations). Nous avons évalué ses performances et l'avons comparé à d'autres dispositifs pour une tâche nécessitant 6 degrés de libertés (manipulation d'objet 3D). Une seconde contribution de nos travaux consiste en la définition d'un espace de conception se focalisant sur l'aspect physique de la composition de dispositifs : DECO. DECO s'appuie sur deux axes : l'arrangement physique et la manipulation physique. À partir de cet espace de conception, nous avons conçu un dispositif composé : la Roly-Poly Mouse 2, un dispositif composé d'une Roly-Poly Mouse et d'une souris traditionnelle. Nous avons évalué ses performances et l'avons comparé à d'autres dispositifs au travers d'une tâche de RST (Rotate-Scale-Translate, tâche 5D). [...] / The work of this thesis is part of a collaboration with the company Berger-Levrault, a major actor in the development of administrative management software for public services. This work is based on two observations. On the first hand, the policy of digitization of public services induces the need for software adapted to the professions of all public institutions. These software are complex and particularly rich compared to classically used office software (Office, mailbox, etc.). On the other hand, we observe that the devices used to interact with these software did not evolve. Since several decades, the mouse and the keyboard remain the norm in a fixed environment. However, these devices have only few input degrees of freedom. The manipulation of multidimensional data with these devices induces a greater number of steps to perform a task, thus lengthening the interaction path. In this context, the objective of these thesis work is to improve the interaction flow with multidimensional data contained in the software of the public service through the increase of the input degrees of freedom proposed by the devices. Indeed, a larger amount of input degrees of freedom would reduce the number of steps necessary to the accomplishment of a given task, thus improving the interaction flow. We propose three major contributions: a device with multiple degrees of freedom, the Roly-Poly Mouse; a design space, DECO; as well as a set of interaction techniques with mobile devices based on the principle of stacking. A first contribution of our work is the design of a new device with multiple degrees of freedom: the Roly-Poly Mouse (RPM). This device, whose base is rounded, aims to replace the traditional mouse. It has 6 degrees of freedom (3 translations of which 2 exploited and 3 rotations). We evaluated its performance and compared it to other devices for a task requiring 6 degrees of freedom (3D object manipulation). A second contribution of our work is the definition of a design space focusing on the physical aspect of the composition of devices: DECO. DECO relies on two axes: physical arrangement and physical manipulation. From this design space, we designed a compound device: the Roly-Poly Mouse 2, a device consisting of the combination of a Roly-Poly Mouse and a traditional mouse. We evaluated its performance and compared it to other devices through a RST task (Rotate-Scale-Translate, 5D task). [...]

Cette these s'inscrit dans le domaine de l'ingenierie des Interfaces Homme-Machine. Elle a pour theme la conception et la realisation des systemes interactifs. Parmi ces systemes, nous etudions les interfaces utilisateur qui integrent les aspects innovants de la technologie actuelle en communication homme-machine : les systemes a caracteristiques multiples. L'approche adoptee s'appuie sur une analyse conceptuelle des systemes e caracteristiques multiples en prenant en compte a la fois les activites du systeme et de lÕutilisateur. Cette etude nous conduit a distinguer des etapes dans les mecanismes d'abstraction et de concretisation des informations echangees entre l'utilisateur et le systeme que nous organisons en un canevas : l'espace Pipe-lines. De l'espace Pipe-lines, canevas integrateur des activites de l'utilisateur et du systeme, nous derivons une methode de raisonnement et de classification des systemes en fonction de leurs utilisations : la methode UOM. En adoptant comme fondement l'espace Pipe-lines, nous identifions les besoins pour la realisation logicielle. Nous proposons un modele d'architecture logicielle, PAC- Amodeus qui repond a ces besoins. Ce modele est complete d'un guide d'application constitue d'un ensemble de regles heuristiques que nous avons concretisees par un systeme expert PAC-Expert. En symbiose avec PAC-Amodeus, nous proposons un moteur de fusion des informations specifiees par l'utilisateur. De part ses criteres et sa technique de representation des informations, le moteur est generique. PAC-Amodeus correle au moteur de fusion constitue une plate-forme pour la realisation logicielle de systemes a caracteristiques multiples.

La thèse propose une contribution à une théorie générale de la conception visant à mettre en évidence des concepts communs à une grande variété de domaines.Après une analyse de l'état de la question, la thèse propose un cadre conceptuel ainsi qu'une analyse détaillée des concepts de projet, d'artefact, d'espace de conception, de processus de conception, d'organisation de conception et enfin, des activités cognitives du concepteur. Une étude de cas illustre les différents concepts. Les conclusions mettent en évidence l'apport et les limites de la contribution.

La thèse propose une contribution à une théorie générale de la conception visant à mettre en évidence des concepts communs à une grande variété de domaines.Après une analyse de l’état de la question, la thèse propose un cadre conceptuel ainsi qu'une analyse détaillée des concepts de projet, d’artefact, d’espace de conception, de processus de conception, d’organisation de conception et enfin, des activités cognitives du concepteur. Une étude de cas illustre les différents concepts. Les conclusions mettent en évidence l’apport et les limites de la contribution. / The thesis formulates a contribution to a general theory of design that aims at identifying concepts common to large number of design domains.After the analysis of the state of the art, the thesis formulates a conceptual framework as well as an in-depth analysis of following concepts: project, artefact, design space, design process, design organisation and the cognitive processes at the level of the designer. A case study provides an illustration of the different concepts. The conclusion highlights the added value and the limits of the contribution.

En réponse à des contraintes écologiques et économiques de plus en plus forte dans l’industrie, la problématique de réduction et de maîtrise de la consommation énergétique est aujourd’hui prise en considération dans le domaine de la machine-outil. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet Green HSM porté par l’entreprise PCI-SCEMM ayant pour but de réduire la consommation énergétique d’une machine-outil de 30%. L’étude s’est focalisée sur le thème spécifique de l’allègement de structure. L’objectif est de concevoir des structures de machines-outils avec des masses mobiles les plus faibles possibles tout en gardant une rigidité fonctionnelle.Deux méthodes d’allègement de structures sont proposées dans le cadre de cette thèse. La première présente une méthode d’optimisation de structure de machines-outils par analyse de contraintes. Cette méthode a permis un allègement de deux pièces principales de la structure de 6,5% et 9% pour une réduction globale de la consommation énergétique de 3%.Une autre méthode pour concevoir une structure de machines-outils plus légère utilisant l’optimisation topologique est proposée. La méthode s’appuie sur deux paramètres spécifiques : l’espace de conception et DISCRETE. Cette méthode est présentée dans l’optimisation d’un cas simple de poutre encastrée soumise à un effort de flexion et donne de bons résultats. L’utilisation de la méthode sur le chariot X d’une machine-outil met en évidence les limitations de l’optimisation topologique dans le cas d’étude de structures complexes et l’influence du choix de la solution initiale. / In response to the increase of environmental and economic constraints in industry, the issue of reducing and controlling energy consumption is highlighted in machine tool context. This thesis is part of the Green HSM project carried out by the PCI-SCEMM company with the aim of reducing the energy consumption of a machine tool by 30%. The study focused on the specific topic of lightweight design. The objective is to design machine tool structures with the smallest mass while maintaining functional rigidity.Two methods of lightening structures are proposed in the framework of this thesis. The first one presents a method for optimizing the structure of machine tools by stress analysis. This method allows reducing the mass of two main parts of the structure of 6.5% and 9% for an overall reduction in energy consumption of 3%. Another method for designing a lighter machine structure using topological optimization is proposed. The method is based on two specific parameters: the space design and DISCRETE. This method is presented in the optimization of a simple case of embedded beam subjected to a bending effort and gives good results. The use of the method on the X-axis carriage of a machine tool highlights the limitations of topological optimization in the case of complex structure studies and the influence of the initial solution choice.

Cette thèse présente BodyScape, un espace de conception prenant en compte l’engagement corporel de l’utilisateur dans l’interaction. BodyScape décrit la façon dont les utilisateurs coordonnent les mouvements de, et entre leurs membres, lorsqu’ils interagissent avec divers dispositifs d’entrée et entre plusieurs surfaces d’affichage. Il introduit une notation graphique pour l’analyse des techniques d’interaction en termes (1) d’assemblages de moteurs, qui accomplissent une tâche d’interaction atomique (assemblages de moteurs d’entrée), ou qui positionnent le corps pour percevoir les sorties du système (assemblages de moteurs de sortie); (2) de coordination des mouvements de ces assemblages de moteurs, relativement au corps de l’utilisateur ou à son environnement interactif.Nous avons appliqué BodyScape à : 1) la caractérisation du rôle du support dans l’étude de nouvelles interactions bimanuelles pour dispositifs mobiles; 2) l’analyse des effets de mouvements concurrents lorsque l’interaction et son support impliquent le même membre; et 3) la comparaison de douze techniques d’interaction multi-échelle afin d’évaluer le rôle du guidage et des interférences sur la performance.La caractérisation des interaction avec BodyScape clarifie le rôle du support des dispositifs d’interaction sur l’équilibre de l’utilisateur, et donc sur le confort d’utilisation et la performance qui en découlent. L’espace de conception permet aussi aux concepteurs d’interactions d’identifier des situations dans lesquelles des mouvements peuvent interférer entre eux et donc diminuer performance et confort. Enfin, BodyScape révèle les compromis à considérer a priori lors de la combinaison de plusieurs techniques d’interaction, permettant l’analyse et la génération de techniques d’interaction variées pour les environnements multi-surfaces.Plus généralement, cette thèse défend l’idée qu’en adoptant une approche centrée sur les fonctions corporelles engagées au cours de l’interaction, il est possible de maîtriser la complexité de la conception de techniques d’interaction dans les environnements multi-surfaces, mais aussi dans un cadre plus général. / This thesis introduces BodyScape, a body-centric framework that accounts for how users coordinate their movements within and across their own limbs in order to interact with a wide range of devices, across multiple surfaces. It introduces a graphical notation that describes interaction techniques in terms of (1) motor assemblies responsible for performing a control task (input motor assembly) or bringing the body into a position to visually perceive output (output motor assembly), and (2) the movement coordination of motor assemblies, relative to the body or fixed in the world, with respect to the interactive environment. This thesis applies BodyScape to 1) investigate the role of support in a set of novel bimanual interaction techniques for hand-held devices, 2) analyze the competing effect across multiple input movements, and 3) compare twelve pan-and-zoom techniques on a wall-sized display to determine the roles of guidance and interference on performance. Using BodyScape to characterize interaction clarifies the role of device support on the user's balance and subsequent comfort and performance. It allows designers to identify situations in which multiple body movements interfere with each other, with a corresponding decrease in performance. Finally, it highlights the trade-offs among different combinations of techniques, enabling the analysis and generation of a variety of multi-surface interaction techniques. I argue that including a body-centric perspective when defining interaction techniques is essential for addressing the combinatorial explosion of interactive devices in multi-surface environments.

Le domaine de l'electronique embarquee est une dimension essentielle des technologies de<br />l'information et de la communication. Le terme systemes enfouis désigne son intégration sous<br />forme de composants d'un système plus complexe issus des domaines de l'avionique, de l'automobile,<br />des objets mobiles communiquants, du multimedia etc. Leur realisation sous la forme<br />de systemes sur silicium (SOC) souligne la complexite et l'heterogeneité qui les caractérisent<br />desormais. La maitrise de la conception des SOC représente un enjeu économique majeur a la<br />hauteur de la place qu'ils occupent dans tous les secteurs d'activites (industriel, loisirs, domestique).<br />Les outils et méthodes pour la conception de SOC constituent un domaine de recherche<br />multi-formes dont le but global est de concevoir rapidement des systemes qui soient fiables,<br />performants et efficaces d'un point de vue energétique.<br />Ce document est une synthese de mes recherches effectues dans le domaine général des<br />outils et methodes de conception de SOC. Plus précisément, les travaux detailles ici traitent des<br />differents aspects d'un domaine unique a savoir l'exploration de l'espace de conception des SOC<br />eventuellement reconfigurables. Ces travaux de recherche s'articulent principalement autour de<br />six projets menes depuis la these de doctorat. Il s'agit de l'exploration de la hierarchie memoire,<br />du projet Design Trotter pour l'exploration des solutions architecturales de la specification<br />algorithmique jusqu'au niveau tache au sens temps réel. Dans le domaine de la gestion des<br />entrees/sortie les projets presentes traitent d'un exemple d'interface reseau / flux multimédia<br />et d'un environnement μSpider de synthese et de dimensionnement de Network On Chip. Enfin,<br />le document présente le projet en cours dans le domaine des architectures auto-reconfigurables.