Nous présentons un ensemble de travaux sur l'intégration de méthodes formelles et l'analyse multifacette de systèmes logiciels. %deuxième partie Partant de l'idée que les différentes facettes d'un système doivent être étudiées et développées avec les formalismes et outils appropriés, nous avons exploré, suite à d'autres chercheurs, des pistes pour l'intégration de méthodes formelles utilisées pour spécifier, analyser ou développer des parties des systèmes. La nécessité de l'intégration est relative au besoin de l'interaction entre différentes parties d'un même système ou bien à l'appréhension globale des propriétés du système. Nous explicitons les principaux problèmes de l'intégration de méthodes formelles : l'hétérogénéité syntaxique, l'hétérogénétité sémantique et la variété des systèmes logiques de raisonnement. Nous proposons alors la notion de compatibilité relative à ces trois niveaux pour assurer l'intégration de méthodes. L'idée principale est celle de l'interopérabilité sur une base sémantique (base d'intégration) ) sans laquelle aucun raisonnement n'est possible entre des parties assemblées d'un système. Les raisonnements formels sont alors effectués par plongement (embedding) des spécifications dans des logiques appropriées. Ce premier cadre est généralisé à des domaines de compatibilité plus larges que les bases d'intégration, et qui permettent de s'affranchir des langages et de travailler au niveau des paradigmes sous-jacents aux langages ; on obtient ainsi un cadre pour une intégration générique. Nous avons montré comment les formalismes intégrés existants tels que LOTOS, CSP-B, Circus rentrent dans ce cadre et nous avons mis en oeuvre ces idées pour de nouvelles intégrations par exemple B et les réseaux de Pétri. Dans une autre partie des travaux, nous présentons des extensions proposées autour de la méthode B, notamment la composition parallèle asynchrone de systèmes abstraits B à la manière de la composition parallèle dans les algèbres de processus. Notre proposition permet de combiner dans un même projet de développement formel la démarche descendante de la méthode B par une approche ascendante. Nous présentons ensuite une méthode de construction systématique de spécifications B pour des systèmes multi-processus à architecture dynamique. Ces travaux généralisent les précédents sur la composition de systèmes abstraits en définissant un opérateur de fusion de sous-systèmes qui est plus général que les opérateurs de composition parallèle. Une partie des travaux est consacrée à l'analyse multifacette de système ; notre proposition consiste à assurer la compatibilité des analyses des différentes facettes en partant non pas de modèles indépendants mais de modèles spécifiques dérivés à partir d'un modèle de référence qui permet d'assurer la cohésion globale de l'analyse. Cette approche est poursuivie par des expérimentations sur la combinaison de prouveurs et d'évaluateurs de modèles (model-checkers). Nous avons exploré d'autres voies pour l'analyse multifacette : élaborer une algèbre de spécifications multiparadigmes, ou différents aspects, relatifs aux facettes envisagées, peuvent être introduits dans une même unité de spécification. Les unités de spécification sont ensuite composées à l'aide des opérateurs de l'algèbre. Le lien est fait entre cette approche et celle de l'intégration de méthodes par plongement dans des logiques formelles. Une plateforme expérimentale est développée conjointement à ces travaux et relie les deux approches : elle permettra à terme de traduire, moyennant la compatibilité sémantique, différents formalismes d'entrées dans des formalismes cibles en passant par un modèle de référence ou pivot qui lui même est une spécification multiparadigme.

Dans ce travail, nous nous intéressons à des modèles cinétiques décrivant un aérosol constitué de particules solides dans un gaz raréfié. Ces modèles sont constitués d'un couplage de deux Équations aux Dérivées Partielles décrivant l'évolution spatio-temporelle des distributions en molécules de gaz et en particules de poussière. Le modèle présenté dans la première partie de ce travail est constitué d'un couplage de deux équations de type Boltzmann, dans lequel l'interaction entre les molécules de gaz et les particules de poussière est décrite par deux opérateurs de collision. Nous proposons deux modélisations de ces opérateurs. Dans la première, les collisions entre particules et molécules sont supposées élastiques. Dans la seconde, nous modélisons ces collisions par un mécanisme inélastique de réflexion diffuse sur la surface des particules. Nous établissons alors des opérateurs de collision d'expressions non classiques. D'un point de vue mathématique, nous montrons que le couplage homogène en espace muni des opérateurs de collision élastiques possède des solutions faibles préservant la masse et l'énergie, et vérifiant une inégalité d'entropie. Nous proposons ensuite une mise en oeuvre numérique du modèle dit de réflexion diffuse, basé sur un code de type Direct Simulation Monte Carlo. Celle-ci met en évidence un coût de simulation de l'opérateur particules-molécules trop élevé lorsque les particules ont un rayon trop grand. Nous introduisons alors dans la deuxième partie de ce travail un modèle constitué d'un couplage (par l'intermédiaire d'une force de traînée) entre une équation de Vlasov et une équation de Boltzmann. Pour cela, nous effectuons un adimensionnement du premier système, suivi d'un développement asymptotique de l'opérateur de collision particules-molécules adimensionné en fonction du rapport de masse entre une molécule et une particule de poussière. Nous justifions ensuite rigoureusement ce développement asymptotique dans le cas homogène en espace et pour le modèle de collisions élastiques en prouvant que les solutions du couplage Boltzmann/Boltzmann convergent faiblement vers des solutions du couplage asymptotique Vlasov/Boltzmann. Nous établissons pour cela une nouvelle variante de l'inégalité de Povzner, adaptée au cas de particules de masses très différentes. Par ailleurs, nous comparons numériquement les systèmes Boltzmann/Boltzmann et Vlasov/Boltzmann pour le modèle dit de réflexion diffuse. La mise en oeuvre numérique du système Vlasov/Boltzmann est réalisée par couplage entre une méthode de type Particle-In-Cell et une méthode Monte-Carlo. Enfin, nous présentons l'application de ces modèles à la simulation numérique de la mobilisation et du transport de particules de poussière au début d'un accident de perte de vide, dans le cadre d'étude de sûreté pour le réacteur ITER

Dans cette Thèse, nous avons introduit plusieurs procédures pour résoudre le problème d'ordonnancement du projet multi-compétences (MSPSP). L'objectif est de trouver un ordonnancement qui minimise le temps de terminaison (makespan) d'un projet, composé d'un ensemble d'activités. Les relations de précédences et les contraintes de ressource seront considérées. Dans ce problème, les ressources sont des membres du personnel qui maîtrisent plusieurs compétences. Ainsi, un certain nombre de travailleurs doit être affecté pour utiliser chaque compétence requise par une activité. Par ailleurs, nous accorderons une importance particulière aux méthodes exactes pour résoudre le MSPSP, puisqu'il y a encore un certain nombre d'instances pour lesquelles l'optimalité doit encore être prouvée. Néanmoins,pour traiter des instances plus importantes, nous implémentons une approche heuristique.

Dans cette thèse, on étudie de manière précise les effets de la rotation rapide sur les oscillations stellaires. Les méthodes précédentes étaient inadéquates par rapport aux exigences de l'astérosismologie, soit parce qu'elles prenaient en compte de manière perturbative la rotation, ce qui les limite à de faibles vitesses de rotation, soit à cause d'une précision numérique insuffisante. Pour répondre à ces difficultés, on développe ici une approche complète basée sur l'utilisation de méthodes spectrales et d'un système de coordonnées qui s'adapte à la forme aplatie de l'étoile. On calcule alors des modes acoustiques et des fréquences propres de modèles polytropiques d'étoiles en rotation uniforme. À partir des résultats obtenus, on établit, pour la première fois, des domaines de validité des méthodes perturbatives. On analyse, par ailleurs, l'organisation asymptotique du spectre de fréquences et la structure géométrique des modes de pulsations à des vitesses de rotation élevées.

Dans cette thèse, on étudie de manière précise les effets de la rotation rapide sur les oscillations stellaires. Les méthodes précédentes étaient inadéquates par rapport aux exigences de l'astérosismologie, soit parce qu'elles prenaient en compte de manière perturbative la rotation, ce qui les limite à de faibles vitesses de rotation, soit à cause d'une précision numérique insuffisante. Pour répondre à ces difficultés, on développe ici une approche complète basée sur l'utilisation de méthodes spectrales et d'un système de coordonnées qui s'adapte à la forme aplatie de l'étoile. On calcule alors des modes acoustiques et des fréquences propres de modèles polytropiques d'étoiles en rotation uniforme. À partir des résultats obtenus, on établit, pour la première fois, des domaines de validité des méthodes perturbatives. On analyse, par ailleurs, l'organisation asymptotique du spectre de fréquences et la structure géométrique des modes de pulsations à des vitesses de rotation élevées.

La résistance aux fluoroquinolones (FQ) est le principal facteur d'aggravation du pronostic de la tuberculose multi-résistante. Il apparait donc essentiel de mieux comprendre le développement de la résistance aux FQ afin d'améliorer les outils permettant une détection précoce de cette résistance. Nous avons (i) évalué les performances du séquençage des gènes gyrA et gyrB dans la détection de la résistance aux FQ grâce à une étude prospective menée au CNR-MyRMA ; (ii) étudié l'histoire naturelle de l'émergence de la résistance aux FQ in vivo dans un modèle murin de tuberculose et (iii) identifié de nouveaux mécanismes de résistance aux FQ par génomique comparative. Nous avons montré que la méthode des proportions, désignée comme méthode de référence, n'est pas performante pour la détection des bas niveaux de résistance aux FQ et que ni les méthodes génotypiques ni les méthodes phénotypiques, ne permettent le diagnostic de la résistance hétérogène aux FQ. Une stratégie combinée reposant sur une détection phénotypique d'une proportion anormale de bactéries résistantes et une caractérisation génotypique de ces bactéries résistantes permettrait d'améliorer la détection de cette résistance hétérogène. Nous avons identifié des pistes pour de nouveaux mécanismes de résistance aux FQ. Il pourrait s'agir de mécanismes responsables d'une résistance de bas niveau facilitant la sélection d'une résistance de haut niveau due à une mutation dans les gènes codant l'ADN gyrase dans un deuxième temps. Cependant, leur implication dans la résistance aux FQ, ainsi que notre hypothèse quant au processus de sélection, reste à démontrer. / Fluoroquinolone (FQ) resistance is the main factor of worsened prognosis of multidrug resistant tuberculosis. Therefore to better understand the development of FQ resistance is essential in order to improve the tools for early detection of this resistance. We have (i) evaluated the performance of gyrA and gyrB sequencing in the detection of FQ resistance through a prospective study; (ii) studied the natural history of the emergence of FQ resistance in vivo using a murine model of tuberculosis; and (iii) identified tracks for new mechanisms of resistance to FQ by comparative genomics. We showed that the proportion method, designated as the reference method, is not effective in detecting low levels of FQ resistance and that, neither genotypic methods nor phenotypic methods, allow the diagnosis of FQ heterogeneous resistance. A combined strategy based on phenotypic detection of an abnormal proportion of resistant bacteria and genotypic characterization of these resistant bacteria would improve the detection of this heterogeneous resistance. We have identified hypotheses for new FQ resistance mechanisms. These new mechanisms could be responsible of a low-level resistance facilitating the selection of a high-level resistance due to mutations in genes encoding DNA gyrase in a second time. However, their involvement in FQ resistance and our assumption about the selection process remain to be demonstrated.

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Dans ce mémoire, on considère la situation où l’on désire grouper des objets dans un nombre prédéterminé de classes de même cardinal. Le choix de la composition des classes est basé sur des critères de minimisation de la variance intragroupe ou de maximisation de la similarité intragroupe. Trois méthodes sont développées pour obtenir le regroupement optimal selon l'un de ces critères. Les deux premières approches consistent à diviser le problème global de classification en plusieurs sous-problèmes, respectivement selon les valeurs prises des variables d’intérêt et selon un aspect probabiliste. La troisième méthode utilise des propriétés de la loi stationnaire des chaînes de Markov. Les trois techniques sont utilisées pour tenter de trouver le regroupement optimal pour classer géographiquement les équipes de la Ligue nationale de hockey en six divisions de cinq équipes. Des études de simulation permettent de mesurer l'efficacité des méthodes. / This master's thesis is structured around the case in which we want to classify objects into a specific number of clusters of the same size. The choice of clusters to form is determined by minimizing the within-cluster variance or maximizing the within-cluster similarity. Three methods were developed to obtain the optimal clustering according to these two criterions. The first two approaches consist in splitting up the clustering problem in several sub-problems, one in a quantitative way and the other in a probabilistic way. The third method uses properties of the Markov chain limiting probabilities. The three methods are used to try to find the optimal geographic clustering to class the thirty National hockey league teams into six divisions of five teams. The efficiency of those approaches is assessed with simulations.

De nos jours, le développement des personnages de jeux est devenu une tâche dif- ficile en raison de la complexité toujours grandissante des jeux vidéos actuels. Pour diminuer la complexité liée au développement de ces personnages, certaines approches sont applicables et consistent à utiliser des techniques d'intelligence artificielle. Dans ce travail, nous proposons d'utiliser des diagrammes états-transitions pour activer un personnage de jeu vidéo. Nous étudions les moyens de construire des diagrammes états-transitions et plus spécifiquement comment les structurer à partir des séquences de jeux. Les performances des diagrammes construits sont évaluées et nous analysons les possibilités d'améliorer les rendements obtenus. Dans nos expérimentations, nous utilisons le jeu de poursuite dénommé Pacman. Pacman constitue un banc d'essai idéal car il présente un environnement dynamique et séquentiel et nécessite une prise de décision en temps réel. Dans ce travail nous tentons d'accomplir les tâches suivantes : Acquérir des séquences de jeux à travers l'utilisation de l'apprentissage par la démonstration. Structurer des diagrammes états-transitions à partir des séquences de jeux. Analyser la possibilité d'améliorer les performances des diagrammes états-transitions par l'utilisation des techniques de raisonnement à base de cas et des éléments de la théorie de l'information. / Nowadays, developing game characters has become a difficult task because of the increasing complexity of actual video games. To reduce the complexity of developing those characters, some approaches exist and consist of using artificial intelligence techniques. In this project, we propose using state machines to activate a video game character. We learn the means to build state machines and more specifically how to structure them from game sequences. The performance of those state machines is evaluated and we analyze the possibility of improving the results. In our experimentations, we use the pursuit game called Pacman. Pacman constitute an ideal testbed because it others a dynamic and sequential environment and it calls for real time decision making. In this work we are trying to accomplish the following tasks : Acquire game sequences through usage of learning from demonstration. Structure the state machines from game sequences. Analyze the possibility of improving the performances of the state machines by using case-based reasoning techniques and elements of information theory.

Dans un plan stratifié, le calcul des bornes de strates peut se faire de plusieurs façons. On peut se fier à un jugement personnel et séparer les unités de la population en se basant sur la distribution de la variable de stratification. D’autres méthodes scientifiques et rigoureuses donnent un meilleur résultat, dont les algorithmes de cum √f, Sethi et Kosak. Pour les populations asymétriques, telles que retrouvées dans les enquêtes entreprises, l’utilisation d’une strate recensement permet de diminuer la taille d’échantillon et donner des estimations plus fiables. Parfois, la variable de stratification utilisée dans l’élaboration du plan de sondage ne garantit pas l’obtention de la précision cible pour toutes les variables d’intérêt de l’enquête. Utiliser la variable d’intérêt la plus difficile à estimer, comme variable de stratification, permet de garantir un CV cible minimal pour toutes les autres variables, mais engendre des grandes tailles d’échantillon. / In a stratified sampling design, the calculation of the stratum boundaries can be done in several ways. We can rely on personal judgment and separate the units of the population based on the distribution of the stratification variable. Other scientific and rigorous methods give a better result, including the algorithms of cum √f, Sethi and Kosak. For asymmetric populations, as found in the business surveys, the use of a census stratum reduces the sample size and gives more reliable estimates. Univariate methods, those that use a single stratification variable in calculating the boundaries, do not guarantee that the target precision will be obtained for all the variables of interest in the survey. Using the variable of interest that is the most difficult to estimate, as a stratification variable, makes it possible to guarantee a minimum target CV for all the other variables, but generates large sample sizes.