Mes travaux de recherche s'inscrivent dans le domaine de la recherche d'information (RI) dont l'objectif est de permettre à un utilisateur de trouver de l'information répondant à son besoin au sein d'un volume important d'informations. Les recherches en RI ont été tout d'abord orientées système. Elles sont restées très longtemps axées sur l'appariement pour évaluer la correspondance entre les requêtes et les documents ainsi que sur l'indexation des documents et de requêtes pour obtenir une représentation qui supporte leur mise en correspondance. Cela a conduit à la définition de modèles théoriques de RI comme le modèle vectoriel ou le modèle probabiliste. L'objectif initialement visé a été de proposer un modèle de RI qui possède un comportement global le plus efficace possible. La RI s'est longtemps basée sur des hypothèses simplificatrices notamment en considérant un type unique d'interrogation et en appliquant le même traitement à chaque interrogation. Le contexte dans lequel s'effectue la recherche a été ignoré. Le champ d'application de la RI n'a cessé de s'étendre notamment grâce à l'essor d'internet. Le volume d'information toujours plus important combiné à une utilisation de SRI qui s'est démocratisée ont conduit à une diversité des situations. Cet essor a rendu plus difficile l'identification des informations correspondant à chaque besoin exprimé par un utilisateur, marquant ainsi les limites des approches de RI existantes. Face à ce constat, des propositions ont émergé, visant à faire évoluer la RI en rapprochant l'utilisateur du système tels que les notions de réinjection de pertinence utilisateur ou de profil utilisateur. Dans le but de fédérer les travaux et proposer des SRI offrant plus de précision en réponse au besoin de l'utilisateur, le domaine de la RI contextuelle a récemment émergé. L'objectif est de différencier les recherches au niveau des modèles de RI en intégrant des éléments de contexte susceptibles d'avoir une influence sur les performances du SRI. La notion de contexte est vaste et se réfère à toute connaissance liée à la recherche de l'utilisateur interrogeant un SRI. Mes travaux de recherche se sont orientés vers la prise en compte des éléments de contexte que sont le domaine de l'information, la structure de l'information et l'utilisateur. Ils consistent, dans le cadre de trois premières orientations, à proposer des modèles qui intègrent chacun de ces éléments de contexte, et, dans une quatrième orientation, d'étudier comment adapter les processus à chaque recherche en fonction de son contexte. Différents projets européens et nationaux ont servi de cadre applicatifs à ces recherches et ainsi à valider nos propositions. Mes travaux de recherche ont également fait l'objet de développements dans différents prototypes et ont permis le déroulement de thèses de doctorat et stages de recherche.

Computational reflection is a fundamental mechanism in object oriented languages. Reflection has proved useful in many contexts, such as in the design of development environments, language extension, and the dynamic, unanticipated adaptation of running systems We identify three problems with the current approach to reflection in object oriented languages: partial behavioral reflection needs to be anticipated, structural reflection is limited to the granularity of a method, and behavioral reflection cannot be applied to the whole system. To address these problems, we extend structural reflection to cover sub-method elements and present how sub-method structural reflection supports unanticipated partial behavioral reflection. We add the concept of context to represent meta-level execution and show how this allows behavioral reflection to be applied even to system classes. We describe an implementation in Smalltalk. Benchmarks validate the practicability of our approach. In addition, we present an experimental evaluation in which we show how the system is used for dynamic analysis. We realize dynamic feature analysis by annotating the sub-method structure of the system directly to denote features instead of recording full execution traces.

Les réseaux des capteurs sans fil sont considérés comme une alternative aux réseaux câblés afin de permettre l'installation dans des zones peu accessibles. Par conséquent, de nouveaux protocoles ont été conçus pour supporter le manque des ressources qui est spécifique à ce type de réseau. La communication entre les nœuds est réalisée par des protocoles spécifiques pour la gestion efficace de l'énergie. La gestion des données collectées par ces nœuds doit être également prise en compte car la communication entre les nœuds engendre un coût non négligeable en termes d'énergie. De plus, l'installation de ce type de réseau dans des régions lointaines facilite les attaques sur la structure des réseaux ainsi que sur les données collectées. Les mesures de sécurité envisagées amènent des coûts d'énergie supplémentaires. Un aspect souvent négligé concerne le cas où un nœud ne peut pas communiquer avec la station de base (sink node) qui collectionne et traite les données. Cependant, les nœuds continuent à accumuler des informations en suivant les plans de collection. Si la situation continue, l'espace de mémoire (storage) diminue à un point où la collection de nouvelles données n'est plus possible.Nous proposons des mécanismes pour la réduction contrôlée de données en considérant leur priorité relative. Les données sont divisées dans des unités auxquelles un niveau d'importance est alloué, en fonction des considérations d'utilité et de missions qui les utilisent. Nous proposons un ensemble de primitives (opérations) qui permettent la réduction d'espace de stockage nécessaire, tout en préservant un niveau raisonnable de résolution des informations collectées. Pour les larges réseaux à multiple nœuds, nous proposons des mécanismes pour le partage de données (data load sharing) ainsi que la redondance. Des algorithmes ont été proposés pour évaluer l'efficacité de ces techniques de gestion de données vis-à-vis de l'énergie nécessaire pour transférer les données.A travers des simulations, nous avons validé le fait que les résultats sont très utiles dans les cas à mémoire limitée (wireless nades) et pour les communications intermittentes.

Avec l'émergence des nouvelles technologies, les communications sans fil n'ont cessé de croître afin de permettre aux utilisateurs un accès à l'information et aux services électroniques, et ceci indépendamment de leur position géographique. Les réseaux sans fil ont aussi trouvé leur place pour des applications spécifiques telles que les transmissions radio utilisées pour l'interconnexion de capteurs. Ce type de réseau peut être considéré comme un sous-ensemble des réseaux ad hoc. Des contraintes spécifiques s'appliquent alors aux utilisateurs de ces réseaux, telles que la difficulté d'accès pour la maintenance, les problèmes liés à la miniaturisation et au nombre élevé de capteurs. L'objectif de cette thèse est d'étudier les contraintes énergétiques liées à l'utilisation des batteries à capacité limitée pour l'alimentation des capteurs. Pour atteindre cet objectif, nous avons proposé de représenter les réseaux de capteurs à travers une image à échelle de gris : les zones claires correspondant aux zones riches en énergie, alors que les zones sombres représentent des régions avec une capacité énergétique faible. Des filtres issus du monde de traitement d'image sont alors appliqués à cette image représentant l'énergie. Ainsi, nous proposons des filtres de convolution de type Sobel ou de type filtre moyen pour nos algorithmes de routage et nous construisons une matrice énergétique pour chaque capteur. Cette matrice est alors utilisée avec le produit de convolution pour guider le routage. Les différents algorithmes proposés font ensuite l'objet de simulations avec le simulateur de réseaux OMNeT++.

La réduction des budgets du domaine spatial et les missions scientifiques traditionnelles ayant des coûts et une complexité croissants a amené la communauté scientifique à se concentrer sur les petits satellites qui fournissent non seulement des résultats scientifiques de valeur, mais permettent aussi de nouvelles applications dans le domaine de la télédétection, de la surveillance environnementale et des télécommunications. De plus, le concept de vol en formation de petits satellites est une technologie-clé pour beaucoup de missions spatiales futures, en améliorant la capacité de survie et réduisant le coût des missions. Ce travail de recherche a un double but : la proposition de modèles innovants de constellations de nano-satellites et de nouvelles approches de routage pour les réseaux de nano-satellites. Cette thèse propose et analyse trois modèles de constellations de nano-satellites dénommés NanoDREAM, NanoiCE et NanoSPHERE, qui fournissent des services de télécommunications aux régions éloignées. Le modèle NanoDREAM est conçu pour le Désert Salar de Uyuni en Bolivie, une région qui détient 70% de la réserve mondiale de lithium. Le modèle NanoiCE est destiné aux Régions Polaires, pour satisfaire les besoins de télécommunications de la communauté scientifique. Le modèle NanoSPHERE est conçu pour fournir une couverture globale de la Terre pour un marché de télécommunications concurrentiel. De plus, nous avons proposé une architecture pour le segment terrestre basée sur la technologie sans fil. Cette architecture a été déployée sur la zone d'exploitation du Désert Salar de Uyuni. Ces modèles ont été développés analytiquement et mis ensuite en œuvre dans le simulateur SaVi afin d'identifier la meilleure constellation satisfaisant les requis de la mission en terme de couverture et en réduisant au minimum le nombre de nano-satellites de la constellation. [...]

Les récents outils dédiés aux Sciences de l'Information Géographique s'attachent principalement à visualiser, analyser voire interpréter une information dite quantitative, c'est-à-dire issue de données cartographiques. Malgré une utilisation exponentielle voire quotidienne de ces systèmes, ces derniers ne correspondent pas à la manière dont un individu perçoit l'espace. Le mécanisme de perception spatiale est en effet dépendant de nos propres connaissances, du contexte ou de la tâche à réaliser. Il entraîne une représentation cognitive de l'environnement qui est caractérisée par une absence de formalisation des concepts manipulés. Cette représentation n'est pas une reproduction fidèle de la réalité, mais un assemblage d'objets aux formes et aux échelles exagérées qui est structuré par des relations spatiales approximatives. Ce travail est né du paradoxe suivant : comment peut-on utiliser des systèmes informatiques dont les fondements reposent sur des données quantitatives, alors que la perception de l'espace et son expression par le langage naturel sont par définition absentes de toute formalisation, et ainsi très éloignées de la précision métrique recherchée par les outils géo-informatiques actuels ? L'objectif de cette thèse consiste à associer une représentation cognitive issue de la perception d'un environnement naturel, aux données quantitatives provenant d'une base de données géographiques. Le scénario associé à cette approche s'attache à identifier les positions géographiques d'un individu à partir de la description de ses environs : un randonneur ou un pêcheur perdu ne disposant pas d'outil de géo-positionnement, décrit de manière spontanée son environnement à un interlocuteur qui s'appuie sur les propositions d'un système informatique pour le localiser. Une modélisation de la description linguistique puis de la scène environnementale perçue est proposée. Cette "carte conceptuelle" est contrainte par quatre espaces de proximité et deux à quatre cônes directionnels qui ordonnent et orientent les objets perçus par rapport à la position fixe de l'individu. Une telle représentation ne permet cependant pas de distinguer les entités saillantes, des entités ne favorisant pas le géo-positionnement de l'observateur. Nous avons donc proposé deux critères de saillance linguistique et spatiale fondés sur un algorithme de renforcement mutuel. Les positions géographiques possibles de l'individu sont alors calculées à partir de l'interprétation de la configuration spatiale fournie par la carte conceptuelle. Les zones de visibilité des objets perçus sont calculées puis les relations spatiales sont interprétées sous la forme de contraintes spatiales. Chaque nouvelle contrainte réduit au fur et à mesure l'espace solution, et le résultat exploitable pour lancer les opérations de recherche de l'individu est fourni par l'intersection des différentes régions.

Les systèmes temps réel sont des systèmes informatiques composés de tâches auxquelles sont associées des contraintes temporelles, appelées échéances. Dans notre étude, nous distinguons deux familles de tâches : les tâches temps réel dur et les tâches temps réel souple. Les premières possèdent une échéance stricte, qu'elles doivent impérativement respecter. Elles sont de nature périodique, ou sporadique, et l'étude analytique de leur comportement fait l'objet d'un état de l'art conséquent. Les secondes sont de nature apériodique. Aucune hypothèse sur leur modèle d'arrivéée ni sur leur nombre n'est possible. Aucune garantie ne saurait être donnée sur leur comportement dès lors que l'on ne peut écarter les situations de surcharge, où la demande de calcul peut dépasser les capacités du système. La problématique devient alors l'étude des solutions d'ordonnancement mixte de tâches périodiques et apériodiques qui minimisent les temps de réponse des tâches apériodiques tout en garantissant les échéances des tâches périodiques. De nombreuses solutions ont été proposées ces vingt dernières années. On distingue les solutions basées sur la réservation de ressources, les serveurs de tâches, des solutions exploitant les instants d'inactivité du système, comme les algorithmes de vol de temps creux. La spécification Java pour le temps réel (RTSJ) voit le jour dans les années 2000. Si cette norme répond à de nombreux problèmes liés à la gestion de la mémoire ou à l'ordonnancement des tâches périodiques, celui de l'ordonnancement mixte de tâches périodiques et apériodiques n'est pas abordé. Nous proposons dans cette thèse d'apporter les modifications nécessaires aux algorithmes principaux d'ordonnancement mixte, le Polling Server (PS), le Deferrable Server (DS) et le Dynamic Approximate Slack Stealer (DASS) en vue de leur implantation avec RTSJ. Ces algorithmes ne peuvent en effet être implantés directement tels qu'ils sont décrits, car ils sont trop liés à l'ordonnanceur du système. Nous proposons des extensions aux APIs RTSJ existantes pour faciliter l'implantation de ces mécanismes modifiés, et nous fournissons les interfaces utiles à l'ajout d'autres solutions algorithmiques. Nous proposons également des modifications sur les APIs existantes de RTSJ afin de répondre aux problèmes d'intégration et d'implantation d'algorithmes d'analyse de faisabilité. Nous proposons enfin un algorithme d'estimation des temps creux, le Minimal Approximate Slack Stealer (MASS), dont l'implantation au niveau utilisateur, permet son intégration dans RTSJ

L'étude des structures fondamentales du traitement de l'information quantique est un défi majeur, dont l'un des objectifs est de mieux cerner les capacités et les limites de l'ordinateur quantique, tout en contribuant à sa réalisation physique notamment en s'intéressant aux ressources du calcul quantique. Les ressources d'un calcul quantique incluent le temps et l'espace mais également la taille des opérations utilisées et la quantité d'intrication. <br /> Cette thèse contribue de plusieurs manières à la recherche de ressources minimales dans le cadre de modèles de calcul quantique ouvrant de prometteuses perspectives de réalisations physiques. Ces modèles sont le calcul par consommation d'intrication et le calcul par mesures projectives. Cette thèse a également permis de réduire les ressources en temps et en espace nécessaires à la préparation de certains états quantiques, les états graphes. <br /> Etudier la réduction des ressources nécessite l'abstraction et la formalisation des modèles de calcul quantique mettant en évidence les structures même du traitement de l'information quantique. Le q-calcul et les machines de Turing contrôlées classiquement, introduits dans cette thèse, ont cet objectif. Des modèles plus spécifiques au calcul par consommation d'intrication, ou au calcul par mesures projectives sont également considérés.

Scene understanding is the process, often real time, of perceiving, analysing and elaborating an interpretation of a 3D dynamic scene observed through a network of sensors. This process consists mainly in matching signal information coming from sensors observing the scene with models which humans are using to understand the scene. Based on that, scene understanding is both adding and extracting semantic from the sensor data characterizing a scene. This scene can contain a number of physical objects of various types (e.g. people, vehicle) interacting with each others or with their environment (e.g. equipment) more or less structured. The scene can last few instants (e.g. the fall of a person) or few months (e.g. the depression of a person), can be limited to a laboratory slide observed through a microscope or go beyond the size of a city. Sensors include usually cameras (e.g. omni directional, infrared), but also may include microphones and other sensors (e.g. optical cells, contact sensors, physiological sensors, radars, smoke detectors). Scene understanding is influenced by cognitive vision and it requires at least the melding of three areas: computer vision, cognition and software engineering. Scene understanding can achieve four levels of generic computer vision functionality of detection, localisation, recognition and understanding. But scene understanding systems go beyond the detection of visual features such as corners, edges and moving regions to extract information related to the physical world which is meaningful for human operators. Its requirement is also to achieve more robust, resilient, adaptable computer vision functionalities by endowing them with a cognitive faculty: the ability to learn, adapt, weigh alternative solutions, and develop new strategies for analysis and interpretation. The key characteristic of a scene understanding system is its capacity to exhibit robust performance even in circumstances that were not foreseen when it was designed. Furthermore, a scene understanding system should be able to anticipate events and adapt its operation accordingly. Ideally, a scene understanding system should be able to adapt to novel variations of the current environment to generalize to new context and application domains and interpret the intent of underlying behaviours to predict future configurations of the environment, and to communicate an understanding of the scene to other systems, including humans. Related but different domains are robotic, where systems can interfere and modify their environment, and multi-media document analysis (e.g. video retrieval), where limited contextual information is available.

Dans ce travail nous évaluons la pertinence et la portée d'un ensemble de formalismes informatiques récents sur l'étude du patrimoine architectural, champ d'application dont nous montrons les spécificités et leurs implications. Le problème que pose ce travail peut être présenté ainsi : le raisonnement par classifications que le formalisme objet autorise est-il pertinent pour décrire un modèle de l'édifice patrimonial; les concepts classifiés peuvent-ils être le maillon fédérateur d'une chaîne d'applications relevant de points de vues bien distinct sur l'édifice patrimonial ? Nous définissons une méthodologie d'analyse de l'édifice qui se veut générique, et un ensemble d'outils d'évaluation et d'exploitation du modèle. <br />Nous montrons qu'une analyse a priori du corpus d'éléments physiques formant l'édifice peut grandement en faciliter l'étude. Mesure, représentations et documentation, trois exemples d'applications abordés, deviennent dans ce cadre des processus visant à renseigner le modèle et ses instances. Nous montrons que la compréhension globale de l'édifice bâti et de son évolution est mieux assurée.