Ce travail est dédié à l'étude du comportement agrégatif chez la fourmi Lasius niger afin de caractériser le phénomène au niveau collectif, par l'étude de la dynamique et de la structure agrégative, et au niveau des mécanismes sous-tendant le phénomène par l’analyse des comportements individuels des fourmis. Nous avons montré expérimentalement et vérifié par la modélisation que l’agrégation est essentiellement liée à un phénomène amplificateur :plus l’agrégat est de grande taille, plus les fourmis y restent longtemps. Nos résultats indiquent que le niveau d’agrégation et la structure formée sont dépendants de plusieurs facteurs comme la densité et la surface disponible :une évolution de la structure agrégative des nourrices est observée, passant d’un grand agrégat stable pour les petites densité-surface à plusieurs agrégats à hiérarchie de taille moins marquée pour les grandes densité-surface. L’agrégation est aussi influencée par la caste éthologique des fourmis, les nourrices s’agrégeant en un agrégat stable de grande taille, les fourrageuses en quelques petits agrégats instables. Cette différence s’explique par une probabilité plus faible des fourrageuses à rester dans l’agrégat. Dans les groupes mixtes, les fourmis gardent les caractères propres à leur caste, ne semblant pas influencées par la caste de l’individu rencontré. Enfin, l’agrégation diffère quantitativement mais non qualitativement selon l’espèce utilisée :nos études sur Crematogaster scutellaris, Atta sexdens-rubropilosa, Solenopsis invicta, Pheidole pallidula, Linepithema humile, Myrmica rubra et M. ruginodis montrent une grande variété de réponses, en nombre et en taille d’agrégats, qui est aussi fonction de la caste de fourmis utilisée. Une constance, cependant, apparaît dans nos résultats :les nourrices paraissent mieux s’agréger que les fourrageuses. Ces résultats sont discutés en fonction de leur valeur adaptative pour la colonie et d’un lien possible avec la distribution spatiale des individus à l’intérieur du nid./This work is dedicated to the study of the aggregative behaviour in the ant Lasius niger in order to characterize the phenomenon at the collective level by a study of the dynamic and the collective structure, and at the individual level to understand the mechanisms underlying the phenomenon. We demonstrated experimentally and verified by a model that aggregation is essentially due to an amplificatory phenomenon: the greater the ant numbers in a cluster, the greater the time spent by an ant inside this cluster. Our results indicate that the aggregation level and the form of the collective structure depend on different factors such as the density and the surface: for brood-tenders, an evolution of the aggregative structure is observed shifting from a large stable aggregate for low density-surface to several smaller clusters with a less pronounced hierarchical size for the greater density-surface. Aggregation is also influenced by the ethological caste of the ant: the brood-tenders aggregate in a big stable cluster and the foragers in some unstable clusters. This difference is explained by a smaller probability of foragers to stay inside the cluster. In mixed groups, ants keep their own characteristics, not appearing to be influenced by the caste of the individual encountered. Finally, aggregation is influenced by the ant species: our studies on Crematogaster scutellaris, Atta sexdens-rubropilosa, Solenopsis invicta, Pheidole pallidula, Linepithema humile, Myrmica rubra and M. ruginodis show us a large variety of responses, in the number and the size of the clusters, which is also a function of the caste of ants which is used. A constant result, nevertheless, appears in our results: brood-tenders seem to aggregate better than foragers. These results are discussed in term of their adaptive value for the colony and a possible link with the spatial distribution of ants inside the nest. / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Ce travail est dédié à l'étude du comportement agrégatif chez la fourmi Lasius niger afin de caractériser le phénomène au niveau collectif, par l'étude de la dynamique et de la structure agrégative, et au niveau des mécanismes sous-tendant le phénomène par l’analyse des comportements individuels des fourmis. Nous avons montré expérimentalement et vérifié par la modélisation que l’agrégation est essentiellement liée à un phénomène amplificateur : plus l’agrégat est de grande taille, plus les fourmis y restent longtemps. Nos résultats indiquent que le niveau d’agrégation et la structure formée sont dépendants de plusieurs facteurs comme la densité et la surface disponible : une évolution de la structure agrégative des nourrices est observée, passant d’un grand agrégat stable pour les petites densité-surface à plusieurs agrégats à hiérarchie de taille moins marquée pour les grandes densité-surface. L’agrégation est aussi influencée par la caste éthologique des fourmis, les nourrices s’agrégeant en un agrégat stable de grande taille, les fourrageuses en quelques petits agrégats instables. Cette différence s’explique par une probabilité plus faible des fourrageuses à rester dans l’agrégat. Dans les groupes mixtes, les fourmis gardent les caractères propres à leur caste, ne semblant pas influencées par la caste de l’individu rencontré. Enfin, l’agrégation diffère quantitativement mais non qualitativement selon l’espèce utilisée : nos études sur Crematogaster scutellaris, Atta sexdens-rubropilosa, Solenopsis invicta, Pheidole pallidula, Linepithema humile, Myrmica rubra et M. ruginodis montrent une grande variété de réponses, en nombre et en taille d’agrégats, qui est aussi fonction de la caste de fourmis utilisée. Une constance, cependant, apparaît dans nos résultats : les nourrices paraissent mieux s’agréger que les fourrageuses. Ces résultats sont discutés en fonction de leur valeur adaptative pour la colonie et d’un lien possible avec la distribution spatiale des individus à l’intérieur du nid./This work is dedicated to the study of the aggregative behaviour in the ant Lasius niger in order to characterize the phenomenon at the collective level by a study of the dynamic and the collective structure, and at the individual level to understand the mechanisms underlying the phenomenon. We demonstrated experimentally and verified by a model that aggregation is essentially due to an amplificatory phenomenon: the greater the ant numbers in a cluster, the greater the time spent by an ant inside this cluster. Our results indicate that the aggregation level and the form of the collective structure depend on different factors such as the density and the surface: for brood-tenders, an evolution of the aggregative structure is observed shifting from a large stable aggregate for low density-surface to several smaller clusters with a less pronounced hierarchical size for the greater density-surface. Aggregation is also influenced by the ethological caste of the ant: the brood-tenders aggregate in a big stable cluster and the foragers in some unstable clusters. This difference is explained by a smaller probability of foragers to stay inside the cluster. In mixed groups, ants keep their own characteristics, not appearing to be influenced by the caste of the individual encountered. Finally, aggregation is influenced by the ant species: our studies on Crematogaster scutellaris, Atta sexdens-rubropilosa, Solenopsis invicta, Pheidole pallidula, Linepithema humile, Myrmica rubra and M. ruginodis show us a large variety of responses, in the number and the size of the clusters, which is also a function of the caste of ants which is used. A constant result, nevertheless, appears in our results: brood-tenders seem to aggregate better than foragers. These results are discussed in term of their adaptive value for the colony and a possible link with the spatial distribution of ants inside the nest.

Dans ce mémoire, nous presentons les meta-heuristiques inspirées du comportement des fourmis lors de la recherche de nourriture, les OCF. Nous confrontons ces méthodes face aux principales méta-heuristiques connues. Pour cela, nous proposons de nous placer sous le point de vue de l'utilisation de la mémoire et nous présentons taxinomie qui étend celle des AMP. Nous proposons deux nouvelles adaptations du modéle des fourmis. La premiere est l'algorithme ANTabu, il s'agit d'une méthode hybride pour la résolution du PAQ. Il associe l'utilisation des fourmis artificielles et d'une méthode de recherche locale robuste : la recherche tabou. Le parallélisme intrinseque des systèmes de fourmis nous a amene a developper un modele paralléle pour ANTabu.<br />Cette méthode intègre également une puissante fonction de diversification et l'utilisation de bornes qui lui permettent d'eviter d'être piege au niveau d'optima locaux.<br />La seconde application développee est AP, cet algorithme est l'adaptation du modèle de coopération des fourmis a la programmation automatique. Son mécanisme de fonctionnement<br />est simple, puisque à chaque itération on crée une nouvelle population en utilisant l'information emmagasinée par la phéromone. L'intérêt de cette gestion de l'information est qu'elle n'utilise pas de mécanismes complexes. Nous présentons cette méthode face a l'algorithme de base tel que Koza l'a défini.

Dans cette thèse nous proposons un outil d’aide à la décision multicritère qui permet aux décideurs de sélectionner un scénario optimal dans un graphe de projet qui contient toutes les alternatives de choix de conception et de réalisation d’un nouveau système, tout en tenant compte des risques inhérents aux choix réalisés. Le modèle du graphe est construit en considérant toutes les décisions collaboratives des différents acteurs impliqués dans le projet. Cet outil d’aide à la décision est basé principalement sur les techniques de l’optimisation combinatoire. En effet, nous avons choisi de travailler avec la métaheuristique ACO (algorithme d’optimisation par colonies de fourmis) vu sa capacité à fournir des solutions optimales dans un temps raisonnable. Les objectifs à minimiser sont le coût global du projet, sa durée totale de réalisation et l’incertitude sur ces critères (coût, durée). La modélisation des incertitudes a été abordée suivant deux approches différentes. La première approche consiste à modéliser l’incertitude en utilisant des intervalles simples et en la considérant comme un objectif à part entière à optimiser avec le coût et la durée. Quant à la deuxième approche, elle permet de modéliser l’incertitude sur les objectifs du projet (coût, durée) sous formes de distributions de probabilités. L’outil d’optimisation proposé dans la thèse fait partie d’un processus intégré et plus global qui se base sur les standards industriels (processus d’ingénierie système et de management de projet) qui sont largement connus et utilisés dans les entreprises. Ainsi, le travail développé dans cette thèse constitue un vrai guide pour les industriels dans leurs processus de conception et de réalisation des systèmes complexes innovants dans le domaine d’ingénierie système.

Utilisée à la fois pour l'apprentissage et l'exploitation des vecteurs conceptuels, l'analyse sémantique de texte est centrale à nos recherches. L'amélioration qualitative du processus d'analyse entraîne celle des vecteurs. En retour, cette meilleure pertinence a un effet positif sur l'analyse. Parmi les différentes voies à explorer pour obtenir ce cercle vertueux, l'une des pistes les plus intéressantes semble être la découverte puis l'exploitation des relations lexicales entre les mots du texte. Ces relations, parmi lesquelles la synonymie, l'antonymie, l'hyperonymie, la bonification ou l'intensification, sont modélisables sous la forme de fonctions lexicales. Énoncées essentiellement dans un cadre de production par Igor Mel'čuk, nous cherchons, dans cette thèse, à les adapter à un cadre d'analyse. Nous introduisons ici deux classes de Fonctions Lexicales d'Analyse. Les premières, les FLA de construction permettent de fabriquer un vecteur conceptuel à partir des informations lexicales disponibles. Les secondes, les FLA d'évaluation permettent de mesurer la pertinence d'une relation lexicale entre plusieurs termes. Ces dernières sont modélisables grâce à des informations thématiques (vecteurs conceptuels) et/ou grâce à des informations lexicales (relations symboliques entre les objets lexicaux).<br /><br />Les informations lexicales sont issues de la base lexicale sémantique dont nous introduisons l'architecture à trois niveaux d'objets lexicaux (item lexical, acception, lexie). Elles sont matérialisées sous la forme de Relations Lexicales Valuées qui traduisent la probabilité d'existence de la relation entre les objets. L'utilité de ces relations a pu être mis en évidence pour l'analyse sémantique grâce à l'utilisation du paradigme des algorithmes à fourmis. Le modèle introduit dans cette thèse, utilise à la fois les vecteurs conceptuels et les relations du réseau lexical pour résoudre une partie des problèmes posés lors d'une analyse sémantique.<br /><br />Tous nos outils ont été implémentés en Java. Ils reposent sur Blexisma (Base LEXIcale Sémantique Multi-Agent) une architecture multi-agent élaborée au cours de cette thèse dont l'objectif est d'intégrer tout élément lui permettant de créer, d'améliorer et d'exploiter une ou plusieurs Bases Lexicales Sémantiques. Les expériences menées ont montré la faisabilité de cette approche, sa pertinence en termes d'amélioration globale de l'analyse et ouvert des perspectives de recherches fort intéressantes.

La recherche proposée est orientée vers l'étude de descriptions verbales d'itinéraires dans le but de géolocaliser des itinéraires décrits au sein de systèmes géo-référencés, avec une application à un contexte de course d'orientation dans un environnement naturel. Il s'agit explicitement de faire un lien conceptuel, structurel et logique entre une description verbale d'itinéraire et une représentation spatialisée. Une étude des descriptions verbales d'itinéraire produites lors d'expériences de course d'orientation a permis de définir une modélisation formelle par extraction des informations statiques et dynamiques d'un itinéraire décrit. La représentation logique dérivée s'appuie sur un modèle de graphe où les entités de référence sont les repères et les actions de déplacement. Elle permet en particulier une confrontation avec les démarches usuelles de qualification d'itinéraires en milieu urbain. Cette modélisation sert ensuite de support à une proposition d'algorithme de recherche et de géolocalisation d'itinéraire développée à partir des principes des algorithmes de colonies de fourmis. La démarche de recherche est validée par un prototype expérimental qui combine une modélisation d'itinéraire avec une recherche de parcours optimal. Ce prototype est illustré par une série de tests expérimentaux et des études de performance.

Contexte: La fragmentation des habitats induisant une diminution de leur surface, de leur connectivité et une augmentation de la zone de contact avec d’autres milieux constitue l’une des menaces majeures pour le maintien de la biodiversité. Les effets de la fragmentation ne doivent pas être confondus avec les perturbations transitoires liées à un morcellement de l’habitat par une déforestation récente. Les îlots forestiers du Chaco humide, situés sur des monticules légèrement surélevés par rapport à la savane environnante qui est régulièrement inondée et brûlée, constituent un système naturellement fragmenté propice à l’étude des effets de la fragmentation sensu stricto. Dans ces forêts subtropicales sèches, comme dans la plupart des écosystèmes terrestres, les fourmis constituent l’un des organismes les plus abondants. Objectif: Le but principal de la thèse a été de déterminer, à trois échelles spatiales, les facteurs influençant la structure des assemblages de fourmis terricoles : (1) à l’échelle du microhabitat constitué par la litière de feuilles et la couverture végétale dominée par des broméliacées terrestres ; (2) à l’échelle du fragment forestier dont la surface, la forme et l’isolement est variable ; (3) à l’échelle du paysage, constitué de forêt et de savane, soumis à des feux périodiques, et au niveau duquel nous nous sommes intéressés aux effets de bord se produisant à l’interface entre les deux milieux. Méthode: Le site d’étude est la forêt naturellement fragmentée du Parc national Rio Pilcomayo localisé dans le Chaco humide argentin. Onze fragments forestiers de taille (± 2.5ha, 25ha et 250ha), de forme et de degré d’isolation divers ont été échantillonnés ainsi que la savane environnante, récemment brûlée ou non. La diversité et la densité des fourmis a été quantifiée au moyen d’un protocole standardisé (« protocole A.L.L. ») qui a été préalablement calibré pour en définir la représentativité. Ce protocole consiste en un transect de 200m le long duquel sont placés, à intervalles de 10m, des pièges à fosse et des quadrats délimitant 1m² de litière de feuilles. La faune vivant dans la litière est ensuite extraite au moyen d’un dispositif appelé Winkler. Le calibrage du protocole a été réalisé en suréchantillonnant 8 fois le transect (160 points d’échantillonnage au lieu de 20). Cet échantillonnage quasi exhaustif de 200m² a permis de comparer l’estimation du nombre d’espèces obtenue par le transect standardisé ALL avec sa valeur réelle et d’étudier la distribution des espèces à l’échelle du mètre. Les facteurs du microhabitat les plus susceptibles d’influencer la distribution des fourmis (quantité de litière et densité de broméliacées) ont été mesurés systématiquement le long des transects. Pour l’étude de la distribution des fourmis depuis le coeur d’un grand fragment jusque dans la savane, des transects de 500m ont été utilisés et ont permis de mesurer des effets de bords éventuels. Un total de 800 Winkler et 560 pièges à fosses ont été analysés lors de cette étude. Résultats: Un transect standardisé A.L.L. permet d’obtenir, à partir de 20 échantillons et de méthodes analytiques adéquate, une estimation fiable de la richesse locale au sein de 200m² mais n’est pas toujours représentatif de la fréquence relative des espèces. Au total, 150 espèces de fourmis ont été récoltées dont 130 en forêt et 79 en savane (dont 59 espèces communes aux deux milieux). Au niveau du micro-habitat, on observe pour certaines espèces des pics périodiques d’abondance (maximum tous les 10m) correspondant vraisemblablement à l’emplacement des colonies qui s’espacent pour diminuer la compétition intraspécifique. Associé aux micrconvexités topographiques l’on observe également des pics de densité de broméliacées et de quantité de litière qui favorisent une grande densité d’espèces différentes de fourmis. À l’échelle de l’habitat, les îlots forestiers petits et isolés sont les moins riches, principalement en espèces typiquement forestières. Dans les larges fragments, les espèces typiquement forestières se distribuent indépendamment de la distance les séparant du bord. Quelques espèces typiques de savane pénètrent en bordure de forêt et provoquent une plus grande variabilité de la faune récoltée au sein des quadrats de litière situés à cet endroit. Cependant, aucun pic de diversité correspondant à une zone de superposition d’espèces de bord et de centre n’a été observé au sein des fragments forestiers. Les feux de savane modifient la fréquence relative des espèces les plus communes mais n’affectent pas la richesse globale du milieu et ne pénètrent pas dans la forêt. Conclusions: Le protocole standardisé ALL, utilisé couramment par de nombreuses équipes de chercheurs à travers le monde, mais qui n’avait encore jamais été réellement calibré avant notre étude, apparaît comme une méthode minimale mais suffisante pour déterminer la richesse locale en fourmis d’une forêt du Chaco humide. Ce calibrage a permis, en outre, de mettre en évidence un taux important de renouvellement des espèces à l’échelle du mètre carré. Nos résultats soutiennent l’idée que la disponibilité en ressources favorables, plus que la compétition interspécifique, est un mécanisme majeur structurant les assemblages de fourmis des litières. À l’échelle du micro-habitat, un grand nombre d’espèces de fourmis forestières coexistent dans les zones riches en matière organique associée à la présence de broméliacées qui apparaissent comme un facteur structurant majeur de la distribution des fourmis. Au niveau de la litière, les colonies de différentes espèces ont des aires de fourragement qui se superposent tandis que les colonies de même espèce ont tendance à s’espacer limitant la compétition pour les mêmes ressources. Un effet de bord, lié à des modifications locales des conditions climatiques et de la structure de la végétation, ne se marque pas au niveau de la myrmécofaune dans ce type de milieu, ce qui explique que l’on n’observe pas le traditionnel pic de diversité au niveau de la zone de transition entre deux milieux. Du point de vue de la conservation des espèces, des fragments forestiers de 15ha, bien connectés, apparaissent comme des conditions minimum pour conserver l’ensemble des espèces de fourmis de l’assemblage.

Pouvoir lutter efficacement contre certains fléaux comme les incendies de forêt, les feux de brousse ou les catastrophes naturelles constitue un enjeu majeur dans plusieurs villes du monde.Avec l'avènement de la technologie de pointe représentée par les réseaux de capteurs, la détection de ces phénomènes devient plus aisée.En effet, des capteurs peuvent être déployés dans des zones difficiles d'accès et s'ils sont suffisamment nombreux pour couvrir la totalité de l'environnement à surveiller, une alerte peut être directement donnée par le capteur ayant détecté un certain type d'évènement (feu, secousse sismique...).Le centre de contrôle ayant reçu l'alerte peut ensuite décider d'intervenir sur la zone en cause.Nos travaux se situent dans ce cadre de la détection de phénomènes par un réseau de capteurs, en supposant que l'environnement est connu et que les capteurs sont mobiles, sans fil et en nombre insuffisant pour couvrir la totalité de l'environnement à surveiller.Parler de surveillance par un nombre faible d'entités mobiles nécessite de parcourir régulièrement certaines zones critiques de l'environnement, ce qui peut s'apparenter à une tâche de patrouille.Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes focalisés sur la détermination de stratégies de patrouille multi-capteurs appliquée à la détection d'évènements.Un problème similaire au nôtre est celui de la patrouille multi-agents dans un environnement connu.Ce problème consiste à faire visiter régulièrement les noeuds d'un graphe (représentant l'environnement) par des agents.Les capteurs peuvent être considérés comme des agents ayant des ressources limitées, en terme d'énergie en particulier.Le cadre de la patrouille multi-agents et les techniques proposées pour le résoudre ne peuvent pas être utilisés ici.Après avoir formulé mathématiquement le problème de la patrouille multi-capteurs appliquée à la détection d'évènements, nous proposons une technique de résolution approchée basée sur des colonies de fourmis.Des simulations ont été réalisées en considérant différents scenarii (topologies d'environnement, populations de capteurs, apparitions des événements) afin d'évaluer la pertinence de notre approche.Les résultats expérimentaux montrent que notre approche permet de déterminer des stratégies de patrouille satisfaisantes dans la majorité des scenarii.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'étude des capacités de la méta heuristique d'optimisation par colonie de fourmis (Ant Colony Optimization - ACO) pour résoudre des problèmes d'optimisation combinatoire multi-objectif. Dans ce cadre, nous avons proposé une taxonomie des algorithmes ACO proposés dans la littérature pour résoudre des problèmes de ce type. Nous avons mené, par la suite, une étude expérimentale de différentes stratégies phéromonales pour le cas du problème du sac à dos multidimensionnel mono-objectif. Enfin,nous avons proposé un algorithme ACO générique pour résoudre des problèmes d'optimisation multi-objectif. Cet algorithme est paramétré par le nombre de colonies de fourmis et le nombre de structures de phéromone considérées. Il permet de tester et de comparer, dans un même cadre,plusieurs approches. Nous avons proposé six variantes de cet algorithme dont trois présentent de nouvelles approches et trois autres reprennent des approches existantes. Nous avons appliqué et comparé ces variantes au problème du sac à dos multidimensionnel multi-objectif

Mémoire (M.Inf.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 2002. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU