Ce travail de thèse s'inscrit dans un domaine de recherche émergeant : la gravure par plasma pour la photonique et l'opto-électronique. La maîtrise des procédés de gravure passe par la prédiction des énergies et des flux d'espèces produites dans le plasma en fonction des paramètres de la décharge, ainsi que par la compréhension des mécanismes d'interaction plasma-surface. Ce travail aborde ces deux aspects au travers de modélisations fluides et de simulations atomistiques. Nous avons développé des simulations de dynamique moléculaire pour comprendre les mécanismes fondamentaux qui régissent la pulvérisation de deux semiconducteurs III-V (GaAs et GaN) par des ions Ar faiblement énergétiques. Cette étude numérique, confrontée à une série d'expériences, montre que la composition des matériaux bombardés est modifiée sur quelques dizaines d'angströms et que les atomes de Ga pulvérisés quittent la surface avec des énergies suffisantes pour endommager les flancs de gravure et briser les couches de passivation, notamment dans les procédés dominés par bombardement ionique. Nous avons également travaillé sur des simulations fluides (bi-dimensionnelles et globales) pour comprendre la dynamique des décharges inductives chlorées et étudier le transport des espèces au sein du plasma. Des confrontations modèle/expérience montrent que le modèle fluide 2D surestime les densités des particules chargées mais prédit de façon satisfaisante la composition neutre et ionique du plasma. Le modèle global constitue le premier pas vers une modélisation du régime basse puissance des plasmas inductifs chlorés ; il nous a permis d'étudier les instabilités qui se développent à la transition E-H.

La comparaison de séquences est une des tâches fondamentales de la bioinformatique. Les nouvelles technologies de séquençage conduisent à une production accélérée des données génomiques et renforcent les besoins en outils rapides et efficaces pour effectuer cette tâche. Dans cette thèse, nous proposons un nouvel algorithme de comparaison intensive de séquences, explicitement conçu pour exploiter toutes les formes de parallélisme présentes dans les microprocesseurs de dernière génération (instruction SIMD, architecture multi-coeurs). Cet algorithme s'adapte également à un parallélisme massif que l'on peut trouver sur des accélérateurs de type FPGA ou GPU. Cet algorithme a été mis en oeuvre à travers le logiciel PLAST (Parallel Local Alignment Search Tool). Différentes versions sont disponibles suivant les données à traiter (protéine et/ou ADN). Une version MPI a également été mise au point pour un déploiement sur un cluster de PCs. En fonction de la nature des données et des technologies employées des accélérations de 3 à 20 ont été mesurées par rapport à la référence du domaine, le logiciel BLAST, pour un niveau de qualité équivalent.

La notion de théorie s'est séparée de la notion de logique à la fin des années 1920, lorsque Hilbert et Ackermann ont distingué les règles de déduction, indépendantes de l'ob jet du discours, des axiomes qui lui sont spécifiques. S'est alors posée la question de caractériser les théories, définies donc comme des ensembles d'axiomes, que l'on peut utiliser pour formaliser une partie du raisonnement mathématique. Un premier critère est la cohérence de cette théorie : le fait qu'on ne puisse pas démontrer toutes les propositions de cette théorie. Cependant il est progressivement apparu que la cohérence n'était pas une propriété suffisante. Le fait que les démonstrations constructives vérifient les propriétés de la dijonction ou du témoin, ou la complétude de certaines méthodes de démonstration automatique ne découlent pas de la seule cohérence d'une théorie. Mais toutes trois sont par contre conséquentes d'une même propriété : la normalisation des démonstrations. En 1930, le théorème de complétude de Gödel montra que le critére de cohérence pouvait être vu sous différents angles. En plus de la définition précédente interne à la théorie de la démonstration, on peut également définir de manière algébrique la cohérence d'une théorie comme le fait qu'elle possède un modèle. L'équivalence entre ces deux définitions constitue un outil fondamental, qui a permis notamment la démonstration de la cohérence de nombreuses théories : la théorie des ensembles avec la négation de l'axiome du choix par Fraenkel et Mostovski, la théorie des ensembles avec l'axiome du choix et l'hypothèse du continue par Gödel, la théorie des ensembles avec la négation de l'hypothèse du continu par Cohen, . . . A l'inverse, la normalisation des démonstrations semblait ne pouvoir se définir que de manière interne à la théorie de la démonstration. Certains critères inspirés de la théorie des modèles étaient certes parfois utilisés pour démontrer la propriété de normalisation des démonstrations de certaines théories, mais la nécéssité de ces critéres n'avait pas été établie. Nous proposons dans cette thèse un critère algébrique à la fois nécessaire et suffisant pour la normalisation des démonstrations. Nous montrons ainsi que la propriété de normalisation des démonstrations peut également se définir comme un critère algébrique, à l'instar de la propriété de cohérence. Nous avons pour cela défini une nouvelle notion d'algèbre de valeurs de vérités (TVA) appelée algèbres de vérité dépendant du langage (LDTVA). La notion de TVA permet d'exhiber l'algèbre de valeurs de vérité des candidats de réductibilité définis par Girard en 1970. L'existence d'un modèle à valeurs dans cette algèbre définit un critère algébrique suffisant pour la propriété de normalisation des démonstrations. Puis nous avons défini un raffinement de la notion de candidats de réductibilité comme une de ces LDTVAs et avons montré que l'existence d'un modèle à valeurs dans cette algèbre définit un critère algébrique toujours suffisant mais également nécessaire pour la propriété de normalisation des démonstrations. Ce critère est défini pour les cadres logiques de la déduction minimale et du λΠ-calcul modulo. Et nous exhibons finalement la puissance du λΠ-calcul modulo en montrant que tous les systèmes de types purs fonctionnels peuvent être simulés dans ce cadre logique.

Les dernières évolutions de l'Internet se sont traduites par l'émergence de nouvelles applications distribuées et par la multiplication des technologies réseaux (sans fils, mobiles. . . ) ainsi que des services offerts par les opérateurs sur de nouveaux types de terminaux (portable, PDA. . . ). L'enjeu socio économique majeur de ces avancées est le futur Internet ambiant, à la fois ubiquitaire et intelligent, au travers duquel l'utilisateur pourra, quelle que soit sa localisation et son point d'accès, bénéficier d'une qualité de service (QdS) maximale compatible avec l'environnement applicatif et réseau courant, hétérogène et dynamique. Dans cet horizon, la thèse présente une architecture ainsi que des modèles et algorithmes permettant de réaliser une composition dynamique et auto-adaptative des services fournis par les multiples mécanismes de QdS existants. L'approche proposée repose sur l'adaptabilité dynamique et coordonnée, à la fois du comportement et de l'architecture des protocoles composant la pile de communication. La démarche suivie se base sur la théorie de l'intelligence artificielle et l'apprentissage et propose la spécification, l'implémentation et l'évaluation d'un système de communication adaptatif en fonction à la fois, des exigences applicatives liées aux flux manipulés, et des contraintes de l'environnement de communication. Enfin, l'évaluation faite des modèles dedécision et d'apprentissage illustre comment le système permet de répondre à son objectif et valide ainsi les concepts qui sont proposés dans cette thèse.

Depuis quelques années, l'interopérabilité des applications est devenue le leitmotiv des développeurs et concepteurs en ingénierie système. Cette importance a donné lieu à d'innombrables travaux de recherche avec chacun une définition particulière plus au moins formelle de l'interopérabilité entre applications. La plupart des approches pour l'interopérabilité existant dans l'entreprise ont pour objectif principal l'ajustement et l'adaptation des types et structures de données nécessaire à la mise en œuvre de collaboration entre entreprises. Dans le domaine des entreprises manufacturières, le produit est une composante centrale. Des travaux scientifiques proposent des solutions pour la prise en compte des systèmes d'information issus des produits, tout au long de leur cycle de vie. Mais ces informations sont souvent non corrélées. La gestion des données de produit (PDM) est couramment mise en œuvre pour gérer toute l'information relative aux produits durant tout leur cycle de vie. La modélisation des processus de fabrication et de gestion est largement répandue et appliquée tant aux produits physiques qu'aux services. Cependant, ces modèles sont généralement des "îlots" indépendants ne tenant pas compte de la problématique d'interopérabilité des applications supportant ces modèles. L'objectif de cette thèse est d'étudier cette problématique d'interopérabilité appliquée aux applications utilisées dans l'entreprise manufacturière et de définir un modèle ontologique de la connaissance des entreprises relatives aux produits qu'elles fabriquent, sur la base des données techniques de produits, pour assurer l'interopérabilité des systèmes d'entreprise supports, basés sur un échange d'information centrée sur le produit. Le résultat attendu de ce travail de recherche concerne la formalisation d'une méthodologie d'identification des informations de gestion techniques des produits, sous la forme d'une ontologie, pour l'interopérabilité des applications d'entreprises manufacturières, sur la base des standards existants tels que l'ISO 10303 et l'IEC 62264.

De nombreux problèmes scientifiques et industriels ont besoin de la résolution de systèmes linéaires non symétriques à grande échelle, qui sont décrits par des matrices creuses de très grande taille. On utilise fréquemment dans ce cas des méthodes numériques itératives et on fait appel au parallélisme pour une résolution rapide et efficace. L'algorithme GMRES(m) est une méthode itérative qui donne de bons résultats dans la plupart des cas. Mais on observe une limitation à sa parallélisation en raison des nombreuses communications produites. Dans quelques cas, la convergence est atteinte très lentement, voire jamais. Nous présentons dans cette thèse une méthode hybride GMRES(m)/LS-Arnoldi qui accélère la convergence grâce à la connaissance des valeurs propres calculées parallèlement par la méthode d'Arnoldi pour les cas réels, avec son implantation sur des supercalculateurs. Une extension aux cas complexes est également étudiée. La dernière tendance du calcul global, le calcul de grille, propose l'exploitation massive des ressources vacantes des réseaux locaux ainsi que sur Internet. Son avantage peut être énorme pour l'exécution d'applications parallèles. L'environnement XtremWeb est un système de grille léger, tolérant aux défaillances et sécurisé pour l'exécution d'applications parallèles. Il est un environnement de calcul haute-performance, une plate- forme de grille logicielle d'expérimentation pour des institutions académiques ou industrielles. Nous présentons dans cette thèse les implantations de la méthode GMRES(m) sur ce système de grille XtremWeb ainsi que sur un environnement distribué de calcul LAM-MPI. Nous avons fait de multiples tests sur grille et supercalculateur. Des performances que nous avons obtenues, nous constatons les avantages et les inconvénients de ces plates-formes de calcul différentes.

La problématique abordée dans ce travail est celle de la gestion mémoire automatique pour des programmes Java temps-réel embarqués. Dans des langages comme le C ou le C++, la mémoire est typiquement gérée explicitement par le programmeur, ce qui est la source de nombreuses erreurs d'exécution causées par des manipulations hasardeuses. Le coût de correction de telles erreurs est très important car ces erreurs sont rarement reproductibles et donc difficiles à appréhender. En Java la gestion mémoire est entièrement automatique, ce qui facilite considérablement le développement. Cependant, les techniques classiques de recyclage de la mémoire, typiquement basées sur l'utilisation d'un ramasse-miettes, sont souvent considérées comme inapplicables dans le contexte des applications temps-réel embarquées, car il est très difficile de prédire leur temps de réponse. Cette incompatibilité est un frein important à l'adoption de langages de haut niveau comme Java dans ce domaine.<br />Pour résoudre le problème de la prévisibilité du temps d'exécution des opérations mémoire, nous proposons une approche fondée sur l'utilisation d'un modèle mémoire en régions. Cette technique, en groupant physiquement les objets de durées de vie similaires dans des zones gérées d'un seul bloc, offre en effet un comportement temporel prévisible. Afin de décider du placement des objets dans les différentes régions, nous proposons un algorithme d'analyse statique qui calcule une approximation des relations de connexion entre les objets. Chaque structure de données est ainsi placée dans une région distincte. L'analyse renvoie également au programmeur des informations sur le comportement mémoire du programme, de façon à le guider vers un style de programmation propice à la gestion mémoire en régions, tout en pesant le moins possible sur le développement. <br />Nous avons implanté un gestionnaire mémoire automatique en régions dans la machine virtuelle JITS destinée aux systèmes embarqués à faibles ressources. Les résultats expérimentaux ont montré que notre approche permet dans la plupart des cas de recycler la mémoire de façon satisfaisante, tout en présentant un comportement temporel prévisible. Le cas échéant, l'analyse statique indique au développeur quels sont les points problématiques dans le code, afin de l'aider à améliorer son programme.

De nos jours, l'information géographique constitue une ressource incontournable dans un contexte de prise de décision et les données numériques spatiales sont de plus en plus fréquemment exploitées comme support et aide à la décision par de nombreuses organisations.<br />L'institution militaire utilise elle aussi les données spatiales comme soutien et aide à la décision. A chaque étape d'une mission, des informations géographiques de tous types sont employées (données numériques, cartes papiers, photographies aériennes...) pour aider les unités dans leurs choix stratégiques. Par ailleurs, l'utilisation de réseaux de communication favorise le partage et l'échange des données spatiales entre producteurs et utilisateurs situés à des endroits différents. L'information n'est pas centralisée, les données sont répliquées sur chaque site et les utilisateurs peuvent ponctuellement être déconnectés du réseau, par exemple lorsqu'une unité mobile va faire des mesures sur le terrain.<br />La problématique principale concerne donc la gestion dans un contexte militaire, d'une application collaborative permettant la mise à jour asynchrone et symétrique de données géographiques répliquées selon un protocole à cohérence faible optimiste. Cela nécessite de définir un modèle de cohérence approprié au contexte militaire, un mécanisme de détection des mises à jour conflictuelles lié au type de données manipulées et des procédures de réconciliation des écritures divergentes adaptées aux besoins des unités participant à la mission.<br />L'analyse des travaux montre que plusieurs protocoles ont été définis dans les communautés systèmes (Cederqvist :2001 ; Kermarrec :2001) et bases de données (Oracle :2003 ; Seshadri :2000) pour gérer la réplication des données. Cependant, les solutions apportées sont souvent fonctions du besoin spécifique de l'application et ne sont donc pas réutilisables dans un contexte différent, ou supposent l'existence d'un serveur de référence centralisant les données. Les mécanismes employés en information géographique pour gérer les données et les mises à jour ne sont pas non plus appropriés à notre étude car ils supposent que les données soient verrouillées aux autres utilisateurs jusqu'à ce que les mises à jour aient été intégrée (approche check in-check out (ESRI :2004), ou utilisent un serveur centralisé contenant les données de référence (versionnement : Cellary :1990).<br />Notre objectif est donc de proposer des solutions permettant l'intégration cohérente et autant que possible automatique, des mises à jour de données spatiales dans un environnement de réplication optimiste, multimaître et asynchrone.<br />Nous proposons une stratégie globale d'intégration des mises à jour spatiales basée sur une vérification de la cohérence couplé à des sessions de mises à jour. L'originalité de cette stratégie réside dans le fait qu'elle s'appuie sur des métadonnées pour fournir des solutions de réconciliation adaptées au contexte particulier d'une mission militaire.<br />La contribution de cette thèse est double. Premièrement, elle s'inscrit dans le domaine de la gestion de la mise à jour des données spatiales, domaine toujours très actif du fait de la complexité et de l'hétérogénéité des données (Nous limitons néanmoins notre étude aux données géographiques vectorielles) et de la relative «jeunesse » des travaux sur le sujet. Deuxièmement, elle s'inscrit dans le domaine de la gestion de la cohérence des données répliquées selon un protocole optimiste, en spécifiant en particulier, de nouveaux algorithmes pour la détection et la réconciliation de données conflictuelles, dans le domaine applicatif de l'information géographique.

Les contributions majeures de cette thèse s'articulent autour des trois axes de base de la linguistique computationnelle, à savoir la logique, la linguistique et l'informatique. Nous proposons ainsi un nouveau système non-directionnel GLE permettant de simuler les opérations transformationnelles du Programme Minimaliste dans un cadre logique qui fait appel au raisonnement hypothétique de manière contrôlée. La pertinence de ce formalisme est soulignée en montrant sa capacité à prendre en charge des phénomènes linguistiques complexes, nécessitant un partage contraint de ressources, tels que le liage d'anaphores ou la résolution d'ellipse. En outre, nous présentons un atelier logique, nommé ICHARATE, destiné à la recherche et l'enseignement de la linguistique computationnelle. Cet outil est composé de bibliothèques pour l'assistant à la démonstration Coq, qui comprennent la formalisation de systèmes logiques avancés dédiés au traitement des langues naturelles, dont la logique multimodale.

Cette thèse est consacrée à la problématique de l'évaluation des produits antivirus. L'utilisateur final d'un produit antivirus ne sait pas toujours quelle confiance il peut placer dans son produit antivirus pour parer convenablement la menace virale. Pour répondre à cette question, il est nécessaire de formuler la problématique de sécurité à laquelle doit répondre un tel produit et de disposer d'outils et de critères méthodologiques, techniques et théoriques permettant d'évaluer la robustesse des fonctions de sécurité et la pertinence des choix de conception au regard d'une menace virale identifiée. Je concentre mon analyse de la menace virale sur quelques mécanismes (mécanismes cryptographiques, transformations de programme) adaptés au contexte boîte blanche, i.e. permettant à un virus de protéger ses données critiques en confidentialité et de masquer son fonctionnement dans un environnement complètement maîtrisé par l'attaquant. Une première étape incontournable avant toute organisation d'une ligne de défense consiste à analyser les virus, afin d'en comprendre le fonctionnement et les effets sur le système. Les méthodes et techniques de la rétro-ingénierie logicielle occupent ici - au côté des techniques de cryptanalyse - une place centrale. J'ai pris le parti de focaliser sur les méthodes dynamiques d'extraction d'information fondées sur une émulation du matériel supportant le système d'exploitation. L'évaluation d'un moteur de détection selon des critères objectifs requiert un effort de modélisation. J'étudie quelques modèles utilisés actuellement (grammaires formelles, interprétation abstraite, statistique). Chacun de ces modèles permet de formaliser certains aspects du problème de la détection virale. Je m'attache à l'étude des critères qu'il est possible de définir dans chacun de ces cadres formels et à leur utilisation pour partie des travaux d'évaluation d'un moteur de détection. Mes travaux m'ont conduit à la mise en oeuvre d'une approche méthodologique et d'une plate-forme de tests pour l'analyse de robustesse des fonctions et mécanismes d'un produit anti-virus. J'ai développé un outil d'analyse de code viral, appelé VxStripper, dont les fonctionnalités sont utiles à la réalisation de plusieurs des tests. Les outils formels sont utilisés pour qualifier en boîte blanche - ou sur la base des documents de conception détaillée - la conformité et l'efficacité d'un moteur de détection.