Le but de ce travail est de proposer un système formel pour prouver que l'ensemble des succès d'un programme logique est inclus dans l'ensemble correspondant d'un autre programme. Cela permet de prouver que deux programmes logiques, un qui représente la spécification et un représentant l'implantation sont équivalents. Le langage logique considéré est CLPforall qui est le langage le langage de programmation logique avec contraintes (CLP) auquel est ajouté le quantificateur universel. Nous présentons les sémantiques des succès finis et infinis et montrons qu'elles sont données par le plus petit et le plus grand point fixe du même opérateur. Un système de preuve pour l'inclusion des succès finis est présenté. Le système utilise pour les opérateurs et les quantificateurs logiques les mêmes règles que la logique du premier ordre. Pour raisonner sur les prédicats récursifs le système contient une règle d'induction. Nous prouvons la correction du système sous certains conditions. Un système analogue pour l'inclusion des succès infinis est présenté. La règle d'induction est remplacée par une règle de coinduction. La correction est démontrée sous conditions analogues. Les deux systèmes sont équivalents sous certains conditions. Une implantation a été réalisée sous la forme d'assistant de preuve écrit en Prolog. Le programme a environ 4000 lignes et contient des procédures simples mais efficaces de recherche de preuves. Nous présentons des exemples de preuves réalises avec ce programme parmi lesquels la preuve de correction de quicksort.

Les réseaux biologiques, notamment les réseaux de signalisation déclenchés par les hormones, sont extrêmement complexes. Les méthodes expérimentales à haut débit permettent d’aborder cette complexité, mais la prise en compte de l’ensemble des données générées requiert la mise au point de méthodes automatiques pour la construction des réseaux. Nous avons développé une nouvelle méthode d’inférence reposant sur la formalisation, sous forme de règles logiques, du raisonnement de l’expert sur les données expérimentales. Cela nécessite la constitution d’une base de connaissances, ensuite exploitée par un moteur d’inférence afin de déduire les conclusions permettant de construire les réseaux. Notre méthode a été élaborée grâce au réseau de signalisation induit par l’hormone folliculo-stimulante dont le récepteur fait partie de la grande famille des récepteurs couplés aux protéines G. Ce réseau a également été construit manuellement pour évaluer notre méthode. Un contrôle a ensuite été réalisé sur réseau induit par le facteur de croissance épidermique, se liant à un récepteur tyrosine kinase, de façon à montrer que notre méthode est capable de déduire différents types de réseaux de signalisation. / Biological networks, including signalling networks induced by hormones, are very complex. High-throughput experimental methods permit to approach this complexity, but to be able to use all generated data, it is necessary to create automatical inference methods to build networks. We have developped a new inference method based on the formalization of the expert’s reasoning on experimental data. This reasoning is converted into logical rules. This work requires the creation of a knowledge base which is used by an inference engine to deduce conclusions to build networks. Our method has been elaborated by the construction of the signalling network induced by the follicle stimulating hormone whose receptor belongs to the G protein-coupled receptors family. This network has also been built manually to assess our method. Then, a test has been done on the network induced by the epidermal growth factor, which binds to a tyrosine kinase receptor, to demonstrate the ability of our method to deduce differents types of signaling networks.

Les bibliothèques numériques sont des systèmes d'information complexes stockant des ressources numériques (par exemple, texte, images, sons, audio), ainsi que des informations sur les ressources numériques ou non-numériques; ces informations sont appelées des métadonnées. Nous proposons un modèle de données pour les bibliothèques numériques permettant l'identification des ressources, l’utilisation de métadonnées et la réutilisation des ressources stockées, ainsi qu’un langage de requêtes pour l’interrogation de ressources. Le modèle que nous proposons est inspiré par l'architecture du Web, qui forme une base solide et universellement acceptée pour les notions et les services attendus d'une bibliothèque numérique. Nous formalisons notre modèle comme une théorie du premier ordre, afin d’exprimer les concepts de bases de la bibliothèque numérique, sans aucune contrainte technique. Les axiomes de la théorie donnent la sémantique formelle des notions du modèle, et en même temps fournissent une définition de la connaissance qui est implicite dans une bibliothèque numérique. La théorie est traduite en un programme Datalog qui, étant donnée une bibliothèque numérique, permet de la compléter efficacement avec les connaissances implicites. Le but de notre travail est de contribuer à la technologie de gestion des informations des bibliothèques numériques. De cette façon, nous pouvons montrer la faisabilité théorique de notre modèle, en montrant qu'il peut être efficacement appliqué. En outre, nous démontrons la faisabilité pratique du modèle en fournissant une traduction complète du modèle en RDF et du langage de requêtes en SPARQL.Nous fournissons un calcul sain et complet pour raisonner sur les graphes RDF résultant de la traduction. Selon ce calcul, nous prouvons la correction de ces deux traductions, montrant que les fonctions de traduction préservent la sémantique de la bibliothèque numérique et de son langage de requêtes. / Digital Libraries are complex information systems, storing digital resources (e.g., text, images, sound, audio), as well as knowledge about digital or non-digital resources; this knowledge is referred to as metadata. We propose a data model for digital libraries supporting resource identification, use of metadata and re-use of stored resources, as well as a query language supporting discovery of resources. The model that we propose is inspired by the architecture of the Web, which forms a solid, universally accepted basis for the notions and services expected from a digital library. We formalize our model as a first-order theory, in order to be able to express the basic concepts of digital libraries without being constrained by any technical considerations. The axioms of the theory give the formal semantics of the notions of the model, and at the same time, provide a definition of the knowledge that is implicit in a digital library. The theory is then translated into a Datalog program that, given a digital library, allows to efficiently complete the digital library with the knowledge implicit in it. The goal of our research is to contribute to the information management technology of digital libraries. In this way, we are able to demonstrate the theoretical feasibility of our digital library model, by showing that it can be efficiently implemented. Moreover, we demonstrate our model’s practical feasibility by providing a full translation of the model into RDF and of the query language into SPARQL. We provide a sound and complete calculus for reasoning on the RDF graphs resulting from translation. Based on this calculus, we prove the correctness of both translations, showing that the translation functions preserve the semantics of the digital library and of the query language.

Cette thèse propose l'étude des propriétés locales satisfaites par le modèle d'Ising défini sur un graphe torique d-dimensionnel. Lorsque la taille n du graphe tend vers l'infini, une limite pour leur probabilité d'apparition est obtenue en fonction des potentiels de surface a=a(n) et de paire b=b(n). En mettant en évidence un phénomème de seuil, nous déterminons le moment d'apparition dans le graphe d'une propriété locale donnée. Puis, en se plaçant à sa fonction seuil, nous démontrons une approximation poissonnienne pour sa probabilité d'apparition. Enfin, deux applications sont proposées : une estimation des potentiels a et b ainsi qu'un algorithme de débruitage d'images en niveaux de gris.

L'objectif principal de cette thèse est de définir un langage logique de haut niveau qui permet l'expression de politiques de sécurité complexes au sein d'un modèle de contrôle d'accès. Le développement de ce langage se fait en trois temps. Dans un premier temps nous présentons un modèle dynamique basé sur les rôles. Ainsi, nous considérons que l'évolution de l'état de sécurité d'un service dépend de l'exécution de ses fonctionnalités. Dans un deuxième temps nous définissons un formalisme basé sur les attributs qui offre plus de flexibilité en termes de spécifications des conditions de contrôle d'accès, et ajoutons la notion de workflow qui permet de modéliser le comportement d'un service. Dans un dernier temps, nous ajoutons un mécanisme de négociation qui permet à chaque service de définir sa propre politique d'échange avec les autres services dans l'environnement. La conception d'un tel cadre logique unifié facilite l'analyse de sûreté des politiques de sécurité puisque tous les facteurs qui influencent les décisions de contrôle d'accès sont pris en compte dans le même cadre. Ainsi le second objectif de cette thèse est d'étudier d'une part les principales propriétés de contrôle d'accès tels la délégation et la séparation des tâches et d'autre part les propriétés de sécurité pour la communication entre les différents services au niveau de la négociation.

L'objet de cette thèse est d'obtenir une description des plongements élémentaires (au sens de la logique du premier ordre) dans un groupe hyperbolique sans torsion. Le résultat principal décrit ces plongements en terme d'une structure définie par Sela dans sa solution au problème de Tarski: la structure de tour hyperbolique. Ainsi, si H est plongé élementairement dans un groupe hyperbolique sans torsion G, on peut obtenir G en amalgamant successivement des groupes de surfaces à bord à un produit libre de H avec des groupes libres et des groupes de surfaces sans bord. Ceci permet en corollaire de montrer qu'un sous-groupe plongé élémentairement dans un groupe libre de type fini est un facteur libre. Les techniques utilisées pour obtenir cette description sont essentiellement géométriques: actions sur des arbres réels ou simpliciaux, existence de décompositions JSJ. On s'appuie également sur des résultats d'existence d'ensembles de factorisation qui affirment que pour certains groupes A de type fini, étant donné un groupe hyperbolique sans torsion G, il existe un ensemble fini de quotients de A tel que tout morphisme non injectif de A vers G se factorise par l'un de ces quotients après précomposition par un automorphisme de A. On expose une preuve de ces résultats, y compris une version complète et détaillée du shortening argument de Rips et Sela. Le shortening argument montre, grâce à l'analyse de Rips des actions sur des arbres réels, que si une suite d'action d'un groupe A sur des espaces hyperboliques converge vers un A-arbre réel d'un certain type, alors une infinité de ces actions peuvent être raccourcies.

Dans le cadre de trois projets européens, notre équipe a mis au point un modèle de données et un langage de requête pour bibliothèques numériques supportant l'identification, la structuration, les métadonnées, la réutilisation, et la découverte des ressources numériques. Le modèle proposé est inspiré par le Web et il est formalisé comme une théorie du premier ordre, dont certains modèles correspondent à la notion de bibliothèque numérique. En outre, une traduction complète du modèle en RDF et du langage de requêtes en SPARQL a également été proposée pour démontrer son adéquation à des applications pratiques. Le choix de RDF est dû au fait qu'il est un langage de représentation généralement accepté dans le cadre des bibliothèques numériques et du Web sémantique. L'objectif de cette thèse était double: concevoir et mettre en œuvre une forme simplifiée de système de gestion de bibliothèques numériques, d'une part, et contribuer à l'enrichissement du modèle, d'autre part. Pour atteindre cet objectif nous avons développé un prototype d'un système de bibliothèque numérique utilisant un stockage RDF pour faciliter la gestion interne des métadonnées. Le prototype permet aux utilisateurs de gérer et d'interroger les métadonnées des ressources numériques ou non-numériques dans le système en utilisant des URIs pour identifier les ressources, un ensemble de prédicats pour la description de ressources, et des requêtes conjonctives simples pour la découverte de connaissances dans le système. Le prototype est mis en œuvre en utilisant les technologies Java et l'environnement de Google Web Toolkit dont l'architecture du système se compose d'une couche de stockage, d'une couche de métier logique, d'une couche de service, et d'une interface utilisateur. Pendant la thèse, le prototype a été construit, testé et débogué localement, puis déployé sur Google App Engine. Dans l'avenir, il peut être étendu pour devenir un système complet de gestion de bibliothèques numériques. Par ailleurs, la thèse présente également notre contribution à la génération de contenu par réutilisation de ressources. Il s'agit d'un travail théorique dont le but est d'enrichir le modèle en lui ajoutant un service important, à savoir la possibilité de création de nouvelles ressources à partir de celles stockées dans le système. L'incorporation de ce service dans le système sera effectuée ultérieurement.

Le travail de thèse présenté dans ce document porte sur la conception d'un service de validation et d'enrichissement d'annotations pour un outil industriel de gestion des connaissances basé sur le langage des Topic Maps (TM). Un tel service nécessitant la mise en oeuvre de raisonnements sur les connaissances, il a été nécessaire de doter le langage des TM d'une sémantique formelle. Ceci a été réalisé par l'intermédiaire d'une transformation réversible des TM vers le formalisme logique des graphes conceptuels qui dispose d'une représentation graphique des connaissances (les TM pouvant facilement en être munie d'une). La solution a été mise en oeuvre dans deux applications, l'une conçue pour la veille médiatique et l'autre pour la promotion de ressources touristiques. Schématiquement, des annotations sont extraites automatiquement des documents selon le domaine concerné (actualité/économie ou tourisme) puis ajoutées à la base de connaissances. Elles sont ensuite fournies au service d'enrichissement et de validation qui les complète de nouvelles connaissances et décide de leur validité, puis retourne à la base de connaissance le résultat de l'enrichissement et de la validation.

Dans la première partie de ce manuscrit nous étudions les fonctions rationnelles, c'est-à-dire définies par des transducteurs unidirectionnels. Notre objectif est d'étendre aux transductions les nombreuses correspondances logique-algèbre qui ont été établies concernant les langages, notamment le célèbre théorème de Schützenberger-McNaughton-Papert. Dans le cadre des fonctions rationnelles sur les mots finis, nous obtenons une caractérisation à la Myhill-Nerode en termes de congruences d'indice fini. Cette caractérisation nous permet d'obtenir un résultat de transfert, à partir d'équivalences logique-algèbre pour les langages vers des équivalences pour les transductions. En particulier nous montrons comment décider si une fonction rationnelle est définissable en logique du premier ordre. Sur les mots infinis, nous pouvons également décider la définissabilité en logique du premier ordre, mais avec des résultats moins généraux.Dans la seconde partie nous introduisons une logique pour les transductions et nous résolvons le problème de synthèse régulière : étant donnée une formule de la logique, peut-on obtenir un transducteur bidirectionnel déterministe satisfaisant la formule ? Les fonctions réalisées par des transducteurs bidirectionnels déterministes sont caractérisés par plusieurs modèles différents, y compris par les transducteurs MSO, et ont ainsi été nommées transductions régulières. Plus précisément nous fournissons un algorithme qui produit toujours une fonction régulière satisfaisant une spécification donnée en entrée.Nous exposons également un lien intéressant entre les transductions et les mots avec données. Par conséquent nous obtenons une logique expressive pour les mots avec données, pour laquelle le problème de satisfiabilité est décidable. / In the first part of this manuscript we focus on the study of rational functions, functions defined by one-way transducers.Our goal is to extend to transductions the many logic-algebra correspondences that have been established for languages, such as the celebrated Schützenberger-McNaughton-Papert Theorem. In the case of rational functions over finite words, we obtain a Myhill-Nerode-like characterization in terms of congruences of finite index. This characterization allows us to obtain a transfer result from logic-algebra equivalences for languages to logic-algebra equivalences for transductions. In particular, we show that one can decide if a rational function can be defined in first-order logic.Over infinite words, we obtain weaker results but are still able to decide first-order definability.In the second part we introduce a logic for transductions and solve the regular synthesis problem: given a formula in the logic, can we obtain a two-way deterministic transducer satisfying the formula?More precisely, we give an algorithm that always produces a regular function satisfying a given specification.We also exhibit an interesting link between transductions and words with ordered data. Thus we obtain as a side result an expressive logic for data words with decidable satisfiability.

Dans le cadre de trois projets européens, notre équipe a mis au point un modèle de données et un langage de requête pour bibliothèques numériques supportant l'identification, la structuration, les métadonnées, la réutilisation, et la découverte des ressources numériques. Le modèle proposé est inspiré par le Web et il est formalisé comme une théorie du premier ordre, dont certains modèles correspondent à la notion de bibliothèque numérique. En outre, une traduction complète du modèle en RDF et du langage de requêtes en SPARQL a également été proposée pour démontrer son adéquation à des applications pratiques. Le choix de RDF est dû au fait qu’il est un langage de représentation généralement accepté dans le cadre des bibliothèques numériques et du Web sémantique. L’objectif de cette thèse était double: concevoir et mettre en œuvre une forme simplifiée de système de gestion de bibliothèques numériques, d’une part, et contribuer à l’enrichissement du modèle, d’autre part. Pour atteindre cet objectif nous avons développé un prototype d’un système de bibliothèque numérique utilisant un stockage RDF pour faciliter la gestion interne des métadonnées. Le prototype permet aux utilisateurs de gérer et d’interroger les métadonnées des ressources numériques ou non-numériques dans le système en utilisant des URIs pour identifier les ressources, un ensemble de prédicats pour la description de ressources, et des requêtes conjonctives simples pour la découverte de connaissances dans le système. Le prototype est mis en œuvre en utilisant les technologies Java et l’environnement de Google Web Toolkit dont l'architecture du système se compose d'une couche de stockage, d’une couche de métier logique, d’une couche de service, et d’une interface utilisateur. Pendant la thèse, le prototype a été construit, testé et débogué localement, puis déployé sur Google App Engine. Dans l’avenir, il peut être étendu pour devenir un système complet de gestion de bibliothèques numériques. Par ailleurs, la thèse présente également notre contribution à la génération de contenu par réutilisation de ressources. Il s’agit d’un travail théorique dont le but est d’enrichir le modèle en lui ajoutant un service important, à savoir la possibilité de création de nouvelles ressources à partir de celles stockées dans le système. L’incorporation de ce service dans le système sera effectuée ultérieurement. / In the context of three European projects, our research team has developed a data model and query language for digital libraries supporting identification, structuring, metadata, and discovery and reuse of digital resources. The model is inspired by the Web and it is formalized as a first-order theory, certain models of which correspond to the notion of digital library. In addition, a full translation of the model to RDF and of the query language to SPARQL has been proposed to demonstrate the feasibility of the model and its suitability for practical applications. The choice of RDF is due to the fact that it is a generally accepted representation language in the context of digital libraries and the Semantic Web. One of the major aims of the thesis was to design and actually implement a simplified form of a digital library management system based on the theoretical model. To obtain this, we have developed a prototype based on RDF and SPARQL, which uses a RDF store to facilitate internal management of metadata. The prototype allows users to manage and query metadata of digital or non-digital resources in the system, using URIs as resource identifiers, a set of predicates to model descriptions of resources, and simple conjunctive queries to discover knowledge in the system. The prototype is implemented by using Java technologies and the Google Web Toolkit framework whose system architecture consists of a storage layer, a business logic layer, a service layer and a user interface. During the thesis work, the prototype was built, tested, and debugged locally and then deployed on Google App Engine. In the future, it will be expanded to become a full fledged digital library management system. Moreover, the thesis also presents our contribution to content generation by reuse. This is mostly theoretical work whose purpose is to enrich the model and query language by providing an important community service. The incorporation of this service in the implemented system is left to future work.