L’industrie microélectronique arrive à concevoir des transistors atteignant dimensions de l’ordre de la dizaine de nanomètres. Et ce faisant elle tend atteindre ses limites en terme de réduction des dimensions des transistors CMOS. Or à ces dimensions, la fiabilité et la variabilité des dispositifs prennent une ampleur critique en ce qui concerne les prédictions de durée de vie et de garantie des composants. Parmi les aspects critiques, la dégradation NBTI (Négative Bias Temperature Instability) représente l’un des plus gros défis en termes de fiabilité. Cette dégradation tire son origine d’un piégeage de charge dans l’oxyde de grille et est responsable pour une grande partie de la dégradation des transistors. A l’aide d’un important travail expérimental, nous avons caractérisé à l’aide de mesure rapide les cinétiques de dégradation et de relaxation de la dégradation NBTI, puis nous avons travaillé sur la modélisation des phases de stress et de relaxation. Nous sommes parvenues à créer un modèle pour le stress et la relaxation que nous avons éprouvé sur un certain nombre de nœuds technologiques allant du 14nm FDSOI au 180nm Bulk. Nous avons aussi évalué l’impact de certains changements de procédées de fabrication sur la dégradation NBTI.Enfin nous proposons une étude poussée de la variabilité induite par le NBTI et du modèle DCM (Defect centric Model) permettant de modéliser cette variabilité. Nous proposons alors une correction mathématique de ce modèle, et la possibilité de le réécrire afin de pouvoir l’utiliser pour un plus grand nombre de défauts. Enfin nous mettrons ce modèle en échec sur les prédictions qu’il fait de défauts et nous proposons un nouveau modèle sous la forme d’un DCM à deux défauts ou DDCM (Dual Defect Centric Model).Mots-clés : Microélectronique, FDSOI, Bulk, variabilité, NBTI, caractérisation électrique, modélisation. / The microelectronics industry is able to design transistors reaching dimensions of the order of ten nanometers. And doing this, we reaching the limits in terms of size reduction of CMOS transistors. At these dimensions, the reliability and variability of the devices is critical in terms of lifetime prediction and component warranty. Among the critical aspects, NBTI (Negative Bias Temperature Instability) degradation represents one of the biggest challenges in terms of reliability. This degradation coming from a charge trapping in the gate oxide is responsible for a large part of the degradation of the transistors. Performing a huge experimental work based on the characterization of the kinetic of degradation and relaxation of the NBTI degradation with rapid measurements, allowing us to work on the modeling of the stress and relaxation phases of NBTI degradation. We have successfully create a model for stress and relaxation of the NBTI degradation. These models were then tested on several technological nodes from 14nm FDSOI to 180nm Bulk. We also study the impact of some process changes on NBTI degradation. Finally, we propose a detailed study of the variability induced by the NBTI and the DCM model (Defect centric Model) allowing to model this variability. We also propose a mathematical correction of this model but also another mathematical expression of this model allowing to use it for a large number of defects. Enfin, nous prouvons que DCM est défectueux dans sa prédiction du nombre de défauts et nous proposons un nouveau modèle sous la forme d'un DCM avec deux défauts ou DDCM (Dual Defect Centric Model).

Les circuits reconfigurables (Field Programmable Gate Arrays - FPGAs) sont largement utilisés dans divers domaines d'application en raison de leur flexibilité, de leur haute densité d'intégration, de leur niveau de performance et du faible coût de développement associé. Toutefois, leur grande sensibilité aux défauts dus aux rayonnements électromagnétiques tels que les "Single Event Effets" (SEE), est un défi qui doit être abordée pendant la conception du système. Ces SEE sont une préoccupation majeure dans la sécurité et pour les systèmes critiques tels que les systèmes de l'automobile et de l'avionique. En général, la plupart des FPGA d'aujourd'hui ne sont pas conçus pour fonctionner dans ces environnements difficiles, sauf pour les circuits spécifiques qui ont été durcies par construction au niveau du processus de fabrication. Ces circuits ont un surcoût très élevé et des performances moindres, ce qui les rend moins intéressant que leur équivalent non protégé. Le projet ARDyT vise à développer une architecture FPGA fiable à faible coût avec une suite d'outils de conception, offrant un environnement complet pour la conception d'un système tolérant aux fautes. Ce travail de thèse présente l'architecture du FPGA ARDyT, qui intègre des stratégies de prises en charge des fautes adaptées aux différents éléments de l'architecture. L'un des principaux objectifs du projet ARDyT est de gérer les changements de valeurs multiples (multi bit upsets (MBUs)) dans le flux binaire de configuration du FPGA. Ces stratégies de tolérance aux fautes pour protéger les ressources logiques et le flux binaire de configuration sont discutées en détail. Une architecture spécifique du bloc logique élémentaire configurable est proposée afin de simplifier la stratégie de prise en compte des fautes dans les ressources logiques. Un nouveau système de correction d'erreur intégrée (3-Dimensional Hamming - 3DH) est proposé pour gérer les MBU dans le flux binaire de configuration. L'ensemble de la stratégie de gestion des fautes est implémenté dans l'architecture au travers d'un manager de la fiabilité centralisée nommée R3M (Run-time Reconfigurable Resource Manager), et d'une suite d'outils adaptée. / Reconfigurable Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) are extensively employed in various application domains due to their flexibility, high-density functionality, high performance and low-cost development compared to ASICs (Application Specific Integrated Circuits). However, the challenge that must be tackled during system design is their high susceptibility to the radiation induced faults such as Single Event Effects (SEEs). These radiation induced faults are a major concern in safety and mission critical systems such as automotive and avionics systems. In general, most of today’s COTS FPGAs are not designed to work under these harsh environments, except for specific circuits that have been radiation-hardened at the fabrication process level, but at a very high cost overhead, which makes them less interesting from an economic and performance point of view. The project ARDyT is aimed to develop a low-cost reliable FPGA architecture with supporting EDA tool-suite that offers a complete environment for a fault tolerant system design. This thesis work presents the proposed ARDyT FPGA architecture, which incorporates appropriate fault mitigation strategies at different levels. One of the main objectives of ARDyT project is to handle multi-bit upsets (MBUs) in the configuration bistream. Fault mitigation strategies to protect logic resources and configuration bitstream are discussed in detail. A fault-aware customized configurable logic block architecture is proposed to support logic resource fault mitigation strategy. A new built-in 3-Dimensional Hamming (3DH) error correcting scheme is proposed to handle MBUs in the configuration bitstream. The additional features introduced in this architecture ensure complete reliability with the help of centralized reliability manager named R3M (Run-time Reconfigurable Resource Manager), corresponding tool-suite and increased flexibility in the design.

Les systèmes éoliens seront certainement amenés, à court terme, à contribuer aux services systèmes (compensation de la puissance réactive, stabilité du plan de tension,…) comme le font actuellement les alternateurs de centrales classiques. Ils seront également amenés à participer à l'amélioration de la qualité de l'énergie électrique, filtrage des courants harmoniques en particulier. De plus, vu l'augmentation de la puissance éolienne installée et fournie au réseau électrique, les éoliennes devront certainement assurer, à plus long terme, une continuité de service suite à un défaut électrique sur le réseau ou sur un des éléments de la chaîne de conversion électromécanique (interrupteurs de puissance, capteurs,…) afin d'améliorer leur fiabilité. Dans ces travaux de thèse, nous avons montré dans un premier temps qu'un système éolien basé sur une Machine Asynchrone à Double Alimentation (MADA) possédant un gain d'amplification entre les courants rotoriques et statoriques peut participer efficacement à l'amélioration de la qualité de l'énergie électrique en compensant simultanément de la puissance réactive et des courants harmoniques présents sur le réseau, sans pour autant nécessiter un surdimensionnement des éléments de la chaîne de conversion électromécanique. Ensuite, nous avons étudié des topologies dites “fault tolerant” de convertisseurs statiques triphasés et leurs commandes associées, permettant de garantir la continuité de service en présence de défauts éventuels d'un semi-conducteur ou d'un capteur de courant. Pour réduire autant que possible le temps de détection de défaut, nous avons ciblé un composant FPGA (Field Programmable Gate Array) pour le contrôle/commande “fault tolerant”. Les résultats de simulation, de prototypage “FPGA in the loop” et expérimentaux démontrent les performances des méthodes proposées / Wind Energy Conversion Systems (WECS) will probably be intended, in a short term, to provide ancillary services such as reactive power compensation, as done by conventional generators of power plants and/or participate in improving electric power quality by filtering harmonic currents. Furthermore, by considering the increased installed wind power, connected to the grid, WECS will certainly ensure, in long term, the continuity of service following an electrical fault on the grid or on one of elements of the electromechanical conversion (power switches, sensors…) to ensure their reliability. In this thesis, we have studied in the first part a WECS based on Doubly Fed Induction Generator (DFIG) with an amplification gain between the stator and rotor currents. We have demonstrated that such a WECS can efficiently improving the electric power quality by compensating simultaneously reactive power and harmonic currents on the grid, without requiring any oversized elements in the electromechanical conversion chain. Then, we studied fault tolerant converter topologies and associated controls, ensuring the continuity of service in the presence of possible faults of a semiconductor or a current sensor. To minimize the time fault detection, we used an FPGA (Field Programmable Gate Array) to implement the fault tolerant controller. Simulation, “FPGA in the loop” prototyping and experimental results have validated the performances of the proposed methods and fault tolerant topologie

Les matériaux diélectriques sont présents dans de nombreux dispositifs en microélectronique. Ces derniers peuvent être soumis à de fortes contraintes électriques impactant leur durée de vie. Le stress électrique peut en effet provoquer le claquage du diélectrique ou la modification des performances des composants par accumulation de charges. Dans ces travaux de thèse, différentes méthodes de caractérisation et d'analyse physique ont été utilisées pour étudier la structure des échantillons et identifier les mécanismes en jeu dans le processus d'accumulation de charges dans des couches minces de nitrure de silicium. Puis un code de simulation modélisant les phénomènes de transport de charges dans les isolants a été développé. Le modèle prend en compte des phénomènes de transport par effet tunnel et par effet thermique, dans le volume du diélectrique et aux interfaces isolant-métal. Il permet d'étudier l'évolution de grandeurs physiques (courants, charge, champ électrique) en fonction du temps et de la profondeur dans la couche mince diélectrique. Des résultats de mesures sur des composants capacitifs ont pu être reproduits grâce aux simulations. Cet outil permet d'estimer l'intérêt d'un matériau diélectrique relativement à la fiabilité de composants capacitifs. Il peut également être utilisé en amont afin de définir un matériau aux propriétés idéales pour l'application visée ou aider au dimensionnement de dispositifs en microélectronique. / Dielectric materials can be found in numerous devices in microelectronics. They can be subjected to significant electrical stress, which impacts their lifetime. Indeed, this electrical stress can lead to dielectric breakdown or modify the component performances by charge storage. In this work, several characterization methods and physical analysis have been used in order to study the samples and identify mechanisms involved in charge transport in silicon nitride thin films. Then a simulation code has been developed to model charge transport phenomena in insulators. This model takes into account tunnel and thermal effects in the dielectric and at the dielectric-metal interfaces. The temporal and spatial evolution of physical quantities (currents, charge, electric field) in the dielectric film are calculated. Measurement results on capacitive components can be obtained thanks to simulations. This simulation tool allows testing dielectric materials according to capacitive component reliability. It may be used to define optimal properties for materials depending on applications or to assist in device design in microelectronics.

Cette thèse porte sur l'analyse de sensibilité dans le contexte des études de fiabilité des structures. On considère un modèle numérique déterministe permettant de représenter des phénomènes physiques complexes.L'étude de fiabilité a pour objectif d'estimer la probabilité de défaillance du matériel à partir du modèle numérique et des incertitudes inhérentes aux variables d'entrée de ce modèle. Dans ce type d'étude, il est intéressant de hiérarchiser l'influence des variables d'entrée et de déterminer celles qui influencent le plus la sortie, ce qu'on appelle l'analyse de sensibilité. Ce sujet fait l'objet de nombreux travaux scientifiques mais dans des domaines d'application différents de celui de la fiabilité. Ce travail de thèse a pour but de tester la pertinence des méthodes existantes d'analyse de sensibilité et, le cas échéant, de proposer des solutions originales plus performantes. Plus précisément, une étape bibliographique sur l'analyse de sensibilité puis sur l'estimation de faibles probabilités de défaillance est proposée. Cette étape soulève le besoin de développer des techniques adaptées. Deux méthodes de hiérarchisation de sources d'incertitudes sont explorées. La première est basée sur la construction de modèle de type classifieurs binaires (forêts aléatoires). La seconde est basée sur la distance, à chaque étape d'une méthode de type subset, entre les fonctions de répartition originelle et modifiée. Une méthodologie originale plus globale, basée sur la quantification de l'impact de perturbations des lois d'entrée sur la probabilité de défaillance est ensuite explorée. Les méthodes proposées sont ensuite appliquées sur le cas industriel CWNR, qui motive cette thèse. / This thesis' subject is sensitivity analysis in a structural reliability context. The general framework is the study of a deterministic numerical model that allows to reproduce a complex physical phenomenon. The aim of a reliability study is to estimate the failure probability of the system from the numerical model and the uncertainties of the inputs. In this context, the quantification of the impact of the uncertainty of each input parameter on the output might be of interest. This step is called sensitivity analysis. Many scientific works deal with this topic but not in the reliability scope. This thesis' aim is to test existing sensitivity analysis methods, and to propose more efficient original methods. A bibliographical step on sensitivity analysis on one hand and on the estimation of small failure probabilities on the other hand is first proposed. This step raises the need to develop appropriate techniques. Two variables ranking methods are then explored. The first one proposes to make use of binary classifiers (random forests). The second one measures the departure, at each step of a subset method, between each input original density and the density given the subset reached. A more general and original methodology reflecting the impact of the input density modification on the failure probability is then explored.The proposed methods are then applied on the CWNR case, which motivates this thesis.

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de la qualification des technologies GaN de UMS et plus particulièrement celle de la technologie GH25, et a pour objectif d’apporter un soutien direct au développement des technologies UMS à base de GaN. Le premier chapitre traite des généralités sur les HEMTs AlGaN/GaN. Le deuxième chapitre est consacré à la description des technologies GH50 et GH25 de UMS. Les éléments passifs de la technologie GH25 ont été caractérisés électriquement et thermiquement, puis des mesures de claquage utilisant une technique d’injection de courant de drain ont été mises en oeuvre sur des HEMTs de la technologie GH50 afin d’évaluer l'aire de sécurité de fonctionnement. Le troisième chapitre est dédié à l'étude des effets parasites rencontrés sur les deux technologies GH50 et GH25.Chacun des effets parasites est décrit puis caractérisé de façon approfondie. Le dernier chapitre se concentre sur l'étude de la fiabilité de la technologie GH25. Après avoir présenté les différentes variantes technologiques, les résultats des tests de vieillissement accéléré mis en oeuvre à UMS sont analysés afin d'évaluer leur impact sur la fiabilité de la technologieGH25 et d’identifier les mécanismes de dégradation et les effets parasites. / This work is incorporated within the framework of the qualification of UMS GaNtechnologies and more particularly of the GH25 technology, and aims to support thedevelopment of UMS GaN based technologies. The first part of this report deals withAlGaN/GaN HEMT generality. The second part is dedicated to the description of the UMStechnologies GH50 and GH25. Passive components of GH25 technology have beencharacterized through electrical and thermal measurement, and then breakdown measurementsusing a drain current injection technique have been carried out on GH50 HEMT in order toevaluate the safe operating area of these devices. The third part is dedicated to the study of theparasitic effects observed on the two technologies GH50 and GH25. Each of these parasiticeffects is described and fully characterized. The last part of this work focuses on the study ofthe GH25 technology. Technological variations are first introduced, and then results ofaccelerated aging test carried out at UMS are analyzed to evaluate their impact on thereliability of the GH25 technology and to identify wear out mechanism and parasitic effects.

Dans le cadre du développement de boîtiers à cavités pour composants électroniques, les polymères à cristaux liquides (LCP) offrent des propriétés intéressantes capables de rivaliser avec les matériaux en céramique : une faible perméabilité aux gaz, une résistance à haute température, une stabilité thermique et une faible constante diélectrique (3,1 à 1 MHz et 2,8 à 10 GHz). Cette nouvelle génération de thermoplastiques permettra de concurrencer les boîtiers métalliques et céramiques à cavité plus coûteux et de s’ouvrir à de nouvelles applications comme l’imagerie médicale par exemple.Dans ce contexte, nous proposons une technique de fonctionnalisation de nanoparticules minérales (via procédé Sol-Gel) et leur incorporation à la matrice polymère afin de modifier ces propriétés mécaniques (Module de Young et CTE) et son anisotropie. La fiabilité de boîtiers est évaluée à l’aide de simulations thermomécaniques. Le but est d’établir un lien entre les propriétés mécaniques des composites à base de LCP et la durée de vie des boîtiers électroniques. Le développement de capots optiques pour ces boîtiers est aussi étudié afin d’obtenir une filtration dans la proche infrarouge pour des applications dans le secteur de la téléphonie mobile. / As part of the development of cavities packages for electronic components, Liquid Crystal Polymers (LCP) offer interesting properties and compete with ceramic materials: low gas permeability, high temperature resistance, thermal stability and low dielectric constant (3.1 to 2.8 for 1 MHz and 10 GHz). This new generation of thermoplastic will compete with classic packages more expensive and open to new applications such as medical imaging for example.In this context, we propose an original approach of mineral nanoparticles functionalization (via sol-gel process) and their incorporation into the polymer matrix to modify the mechanical properties (Young's modulus and CTE) and the anisotropy. Packaging reliability is assessed using thermomechanical simulations. The goal is to establish a link between the mechanical properties of composites based on LCP and the characteristic lifetime of the package. The development of optical covers for these packages is also study to obtain a filter in the near infrared for applications in the mobile phone sector.

La dégradation par électromigration des interconnexions en cuivre damascène est une des principales limitations de la fiabilité des circuits intégrés. Des méthodes de caractérisation complémentaires aux tests de durée de vie, habituellement utilisés, sont nécessaires pour approfondir nos connaissances sur ce phénomène de dégradation. Dans cette étude nous proposons de suivre la croissance par électromigration de la cavité en analysant l'évolution de la résistance de l'interconnexion en fonction du temps. Nous avons, dans un premier temps, étudié les effets de la section de ligne et de la température et, dans un second temps, ceux de la densité de courant et de la longueur de ligne. Nous avons ainsi montré que l'analyse de l'évolution de résistance est une méthode pertinente pour étudier la cinétique de dégradation et en extraire les paramètres caractéristiques tels que l'énergie d'activation du phénomène d'électromigration. Nous avons par ailleurs mis en évidence l'influence de la forme et de la taille de la cavité sur le temps à la défaillance, effet d'autant plus important que la ligne est courte.

Les travaux de recherche évoqués dans ce mémoire concernent l'amélioration de la sûreté de fonctionnement (c'est à dire la fiabilité, la disponibilité, la maintenabilité et la sécurité) des dispositifs de stockage d'énergie. Les études traitées à ce jour se rapportent aux condensateurs et aux supercondensateurs. Le titre de ce mémoire est volontairement plus général afin de montrer que ces travaux ne demandent plus qu'à être élargis aux batteries.<br />Compte tenu de leur capacité à stocker de l'énergie sous forme de charges électrostatiques, les condensateurs sont des composants passifs indispensables dans les circuits d'électronique de puissance.<br />Les condensateurs électrolytiques sont parmi les condensateurs les plus utilisés (plus d'un tiers du marché mondial des condensateurs) car ils associent, une forte capacité par unité de volume, une tension de fonctionnement pouvant atteindre plusieurs centaines de volts et un prix avantageux. Leur principal défaut est leur taux de défaillance relativement élevé par rapport aux autres constituants des circuits électroniques. L'amélioration de leur fiabilité et la pratique de la maintenance prédictive (prévision des pannes) est donc fondamentale pour la disponibilité des systèmes dans lesquels ils sont employés.<br />Les autres condensateurs largement utilisés dans le domaine de l'électronique de puissance, grâce à leur faible coût et à leur propriété d'auto-cicatrisation, sont les condensateurs à films polypropylène métallisés. Compte tenu du risque d'inflammation en cas de défaut, l'amélioration de la sûreté de fonctionnement de ces composants est primordiale.<br />Aujourd'hui, le stockage de l'énergie électrique constitue un axe de recherche majeur pour les applications de la traction électrique dans le cadre d'un développement durable pour les transports. La recherche sur des générateurs électrochimiques de nouvelle génération, tels que les supercondensateurs, s'avère nécessaire au développement de véhicules électriques et hybrides. Comme tous les générateurs électrochimiques, ces composants présentent une période d'usure préjudiciable pour leur durée de vie. De plus la majorité de ces composants comporte un électrolyte à base d'acétonitrile, un composé inflammable et explosif. L'étude de leur sûreté de fonctionnement est donc, là aussi, fondamentale.<br />Deux approches en interaction forte afin de concourir à l'objectif d'amélioration de la sûreté de fonctionnement de ces composants, sont considérées : la fiabilité et le diagnostic. La préoccupation majeure dans la démarche « fiabilité » est de suivre et d'analyser les défauts et le vieillissement des composants afin d'en prévoir leurs défaillances. Cette connaissance des défaillances peut alors rétroagir sur la conception afin d'en améliorer la fiabilité. Le diagnostic par l'intermédiaire de mesures et de méthodes adéquates doit assurer la détection de pannes ou du vieillissement des composants, la finalité recherchée étant la maintenance prédictive.<br />La sûreté de fonctionnement est fortement liée aux caractéristiques technologiques des composants. Le chapitre 1 présente donc les différents constituants des condensateurs, l'assemblage de ceux-ci et la technologie utilisée pour leur fabrication. Grâce à l'élaboration de schémas électriques équivalents liés aux différents éléments constituant le condensateur, le comportement de ce dernier et les influences des paramètres électriques et thermiques sont analysés.<br />Le chapitre 2 reprend les mêmes études appliquées au supercondensateur. Ce composant est particulier puisque son principe ne repose pas sur la présence d'un diélectrique mais sur celui de la double couche électrique qui se crée à l'interface entre une électrode solide (matériaux poreux tels que le charbon actif) et un électrolyte liquide en présence d'un champ électrique. C'est l'épaisseur de la double couche électrique de quelques nanomètres (liée aux diamètres des molécules du solvant) qui définit la capacité du composant qui est non linéaire. Les différentes caractérisations des supercondensateurs permettent de réaliser différents schémas équivalents spécifiques à ce type de composant en fonction de son utilisation et des paramètres électriques et thermiques. <br />Le chapitre 3 aborde le problème de la fiabilité des condensateurs et supercondensateurs. Pour contraindre les différents éléments constituant les condensateurs, différents tests de vieillissement accéléré sont élaborés et corrélés aux mécanismes de défaillances associés. Ainsi, pour les condensateurs à films polypropylène métallisés par exemple, il est montré, à qualité de fabrication égale, la meilleure fiabilité du condensateur plat par rapport à son équivalent long. Un des principaux objectifs est aussi de connaître les dérives des paramètres caractéristiques des composants en fonction de leurs mécanismes de vieillissement. Les influences de celles-ci sont reportées sur les schémas équivalents spécifiques aux composants. Pour les supercondensateurs les systèmes d'équilibrage nécessaires pour leur mise en série sont aussi étudiés vis-à-vis de leur fiabilité.<br />Le chapitre 4 traite de l'aspect diagnostic. Compte tenu de l'existence d'une période d'usure, la défaillance des condensateurs électrolytiques ou des supercondensateurs prend un caractère systématique. Afin d'éviter des frais liés à une maintenance préventive systématique effectuée selon un échéancier établi, une maintenance prédictive est appliquée aux composants. Celle-ci permet de connaître l'état de vieillissement des condensateurs et ainsi le changement de ceux-ci peut être programmé à un moment opportun. L'état de vieillissement des condensateurs est représenté par la résistance équivalente série (ESR) qui évolue en fonction du temps, de la température et de la fréquence selon une loi déterminée. Un condensateur intelligent intégrant un système électronique économique capable de signaler l'instant adéquat où le condensateur doit être changé a été réalisé et breveté. Par l'analyse de la tension, du courant et de la température boîtier du composant et des lois de vieillissement simples, le système détecte la dégradation évolutive des condensateurs. <br />Pour finir, la partie conclusion et perspectives présentent les évolutions à attendre des composants passifs, les nouvelles applications liées au stockage d'énergie envisageables grâce aux supercondensateurs et les recherches à envisager pour améliorer la sûreté de fonctionnement des dispositifs de stockage de l'énergie.

L'objectif à long terme de notre travail est la mise au points de techniques d'apprentissage fiables et prédictibles d'actions réflexes, dans le cadre de la robotique mobile. Ce document constitue un départ à ce projet.<br />Dans un premier temps, nous donnons des arguments défendant l'idée que les méthodes d'apprentissage classiques ne peuvent pas,<br />intrinsèquement, répondre à nos exigences de fiabilité et de prédictibilité. Nous pensons que la clé du problème se situe dans la manière dont la communication entre le système apprenant et son environnement est modélisée. Nous illustrons nos propos grâce à un exemple d'apprentissage par renforcement.<br /><br />Nous présentons une démarche formalisée dans laquelle la communication est une interaction, au sens physique du terme. Le système y est soumis à deux forces: la réaction du système est due à la fois à l'action de l'environnement et au maintient de contraintes internes. L'apprentissage devient<br />une propriété émergente d'une suite de réactions du système, dans des cas d'interactions favorables. L'ensemble des évolutions possibles du système est déduit par le calcul, en se basant uniquement (sans autre paramètre) sur la connaissance de l'interaction.<br /><br />Nous appliquons notre démarche à deux sous-systèmes interconnectés, dont l'objectif global est<br />l'apprentissage d'actions réflexes.<br /><br />Nous prouvons que le premier possède comme propriété émergente des facultés d'apprentissage par renforcement et d'apprentissage latent fiables et prédictibles.<br /><br />Le deuxième, qui est ébauché, transforme un signal en une information perceptive. Il fonctionne par sélection d'hypothèses d'évolution du signal au cours du temps à partir d'une mémoire. Des contraintes internes à la mémoire déterminent les ensembles valides d'informations perceptives.<br />Nous montrons, dans un cas simple, que ces contraintes mènent à un équivalent du théorème de Shannon sur l'échantillonnage.