Ce mémoire se veut un examen épistémologique de la thèse psychoévolutionniste de Leda Cosmides et John Tooby, principalement en ce qui concerne la modularité massive. Nous avons tâché de voir si la modularité massive permet de rendre compte des processus mentaux complexes en nous penchant plus particulièrement sur le cas des émotions. Nous explorons d'abord la thèse de Cosmides et Tooby en la distinguant d'avec d'autres conceptions comme l'écologie béhaviorale et en expliquant le rôle particulier que jouent les émotions au sein de la théorie. Nous analysons ensuite la thèse de la modularité massive et les différents arguments théoriques ou empiriques qui l'appuient, et évaluons finalement des critiques de la modularité émises par certains philosophes, dont David Buller. / In this thesis, we enquired about the philosophical and empirical foundations of the psycho-evolutionary model of Cosmides and Tooby, especially with regards their Massive Modularity Thesis (MMT). We wanted to determine whether the MMT can account for complex mental processes such as emotions. The thesis first gives a general explanation of evolutionary psychology (as opposed to behavioral ecology or sociobiology) then evaluates different lines of argument for MMT. We then turn to the philosophical criticism of MMT by David Buller.

Ce travail concerne principalement la notion de modularité hiérarchique et son utilisation pour expliquer la structure et le comportement dynamique des systèmes complexes au moyen de modèles modulaires hiérarchiques, ainsi qu'un concept de ma proposition, l’antimodularité, relié à la possibilité de la détection algorithmique de la modularité hiérarchique. Plus précisément, je mets en évidence la portée pragmatique de la modularité hiérarchique sur la possibilité de l’explication scientifique des systèmes complexes, c’est-à-dire, systèmes qui, selon une description de base choisie par l’observateur, peuvent être considérés comme composés de parties élémentaires discrètes interdépendantes. Je souligne que la modularité hiérarchique est essentielle même au cours de l’expérimentation visée à découvrir la structure de ces systèmes. Mais la détection algorithmique de la modularité hiérarchique se révèle être une tâche affectée par la démontrée intraitabilité computationnelle de la recherche de la meilleure description modulaire hiérarchique, et par l’excessive cherté computationnelle même des méthodes de détection approximatives de la modularité. L’antimodularité consiste en le manque d’une description modulaire appropriée aux exigences de l’observateur, manque dû ou à l’absence de modularité dans la description basique choisie du système, ou à l’impossibilité de produire algorithmiquement une description hiérarchique valide, en raison des dimensions excessives du système à évaluer en relation à la cherté computationnelle des méthodes algorithmiques. Je souligne, de plus, que la modularité et l’antimodularité dépendent du choix pragmatique d’une spécifique description de base du système, choix fait par l’observateur sur la base de ses objectifs explicatifs. Je montre comment l’antimodularité entrave la possibilité d’appliquer au moins trois types bien connus d’explication: mécanique, déductive-nomologique et computationnelle. Un quatrième type, l’explication topologique, reste par contre indemne. Ensuite j’évalue la présence de modularité dans les systèmes biologiques, avec ses possibles conséquences, et l’éventualité d’encourir dans l’antimodularité en biologie et en autres sciences: éventualité assez probable, au moins dans la biologie des systèmes. Je me permet enfin quelques spéculations métaphysiques et historiques plutôt libres. D’un point de vue métaphysique, l’antimodularité semble suggérer une position possible, selon laquelle les espèces naturelles sont modules qui ont été détectés et, en raison de l’intraitabilité computationnelle de la détection de la meilleure description modulaire hiérarchique, il est improbable qu’ils constituent la meilleure façon possible de décrire le monde, parce que la modularité des espèces naturelles assez probablement ne reflète pas la meilleure modularité possible du monde. D’un point de vue historique, l’utilisation croissante des méthodes computationnels pour la détection de la modularité ou pour la simulation de systèmes complexes, en particulier dans certains domaines de la recherche scientifique, suggère la possibilité d’imaginer une multiplicité de disciplines scientifiques émergentes, guidées par une production croissante et auto-alimentante d’explications potentiellement inintelligibles pour les capacités cognitives humaines. Cela, à mon avis, constituerait un changement historique dans la science, qui, s’il n’a pas déjà eu lieu, pourrait bien être sur le point de se produire. / This work is mainly concerned with the notion of hierarchical modularity and its use in explaining structure and dynamical behavior of complex systems by means of hierarchical modular models, as well as with a concept of my proposal, antimodularity, tied to the possibility of the algorithmic detection of hierarchical modularity. Specifically, I highlight the pragmatic bearing of hierarchical modularity on the possibility of scientific explanation of complex systems, that is, systems which, according to a chosen basic description, can be considered as composed of elementary, discrete, interrelated parts. I stress that hierarchical modularity is also required by the experimentation aimed to discover the structure of such systems. Algorithmic detection of hierarchical modularity turns out to be a task plagued by the demonstrated computational intractability of the search for the best hierarchical modular description, and by the high computational expensiveness of even approximated detection methods. Antimodularity consists in the lack of a modular description fitting the needs of the observer, a lack due either to absence of modularity in the system’s chosen basic description, or to the impossibility, due to the excessive size of the system under assessment in relation to the computational cost of algorithmic methods, to algorithmically produce a valid hierarchical description. I stress that modularity and antimodularity depend on the pragmatic choice of a given basic description of the system, a choice made by the observer based on explanatory goals. I show how antimodularity hinders the possibility of applying at least three well-known types of explanation: mechanistic, deductive-nomological and computational. A fourth type, topological explanation, remains unaffected. I then assess the presence of modularity in biological systems, and evaluate the possible consequences, and the likelihood, of incurring in antimodularity in biology and other sciences, concluding that this eventuality is quite likely, at least in systems biology. I finally indulge in some metaphysical and historical speculations: metaphysically, antimodularity seems to suggest a possible position according to which natural kinds are detected modules, and as such, due to the computational hardness of the detection of the best hierarchical modular description, they are unlikely to be the best possible way to describe the world, because the modularity of natural kinds quite probably does not reflect the best possible modularity of the world. From an historical point of view, the growing use of computational methods for modularity detection or simulation of complex systems, especially in certain areas of scientific research, hints at the envisioning of a multiplicity of emerging scientific disciplines guided by a self- sustained, growing production of possibly human-unintelligible explanations. This, I suggest, would constitute an historical change in science, which, if has not already occurred, could well be on the verge of happening. / Questo lavoro riguarda principalmente il concetto di modularità gerarchica e il suo impiego nello spiegare la struttura e il comportamento dinamico di sistemi complessi mediante modelli modulari gerarchici, nonché un concetto di mia proposta, l’antimodularità, legato alla possibilità del rilevamento algoritmico di modularità gerarchica. Nello specifico, evidenzio la portata pragmatica della modularità gerarchica sulla possibilità di spiegazione scientifica dei sistemi complessi, cioè sistemi che, secondo una descrizione di base scelta dall’osservatore, possono essere considerati come composti da parti elementari discrete interrelate. Sottolineo che la modularità gerarchica è essenziale anche nel corso della sperimentazione volta a scoprire la struttura di tali sistemi. Il rilevamento algoritmico della modularità gerarchica si rivela essere un compito affetto dalla dimostrata intrattabilità computazionale della ricerca della migliore descrizione modulare gerarchica, e affetto dal comunque elevato costo computazionale anche dei metodi di rilevamento approssimati della modularità. L’antimodularità consiste nella mancanza di una descrizione modulare adatta alle esigenze dell’osservatore, mancanza dovuta o all’assenza di modularità nella descrizione di base del sistema scelta dall’osservatore, o all’impossibilità di produrre algoritmicamente una sua descrizione gerarchica valida, per le dimensioni eccessive del sistema da valutare in rapporto al costo computazionale dei metodi algoritmici. Sottolineo che modularità e antimodularità dipendono dalla scelta pragmatica di una certa descrizione di base del sistema, scelta fatta dall’osservatore sulla base di obiettivi esplicativi. Mostro poi come l’antimodularità ostacoli la possibilità di applicare almeno tre tipi noti di spiegazione: meccanicistica, deduttivo- nomologica e computazionale. Un quarto tipo di spiegazione, la spiegazione topologica, rimane sostanzialmente immune dalle conseguenze dell’antimodularità. Valuto quindi la presenza di modularità nei sistemi biologici, e le sue possibili conseguenze, nonché l’eventualità di incorrere nell’antimodularità in biologia e in altre scienze, concludendo che questa eventualità è abbastanza probabile, almeno in biologia dei sistemi. Infine, mi permetto alcune speculazioni metafisiche e storiche piuttosto libere. Dal punto di vista metafisico, l’antimodularità sembra suggerire una posizione possibile secondo cui i generi naturali sono moduli che sono stati rilevati, e in quanto tali, a causa dell’intrattabilità computazionale del rilevamento della migliore descrizione modulare gerarchica, è improbabile che essi siano il miglior modo possibile per descrivere il mondo, perché la modularità dei generi naturali molto probabilmente non rispecchia la migliore modularità possibile del mondo. Da un punto di vista storico, il crescente utilizzo di metodi computazionali per il rilevamento della modularità o per la simulazione di sistemi complessi, in particolare in alcuni settori della ricerca scientifica, suggerisce la possibilità di immaginare una molteplicità di discipline scientifiche emergenti, guidate dalla produzione di spiegazioni potenzialmente inintelligibili dal punto di vista cognitivo umano, produzione che potrebbe iniziare ad autoalimentarsi, portando potenzialmente ad una crescita inarrestabile. Suggerisco che questo scenario cos- tituirebbe un cambiamento epocale nel campo della scienza, che, se non è già avvenuto, potrebbe benissimo essere sul punto di realizzarsi.

En 1995, le philosophe Ned Block a proposé de distinguer deux notions de conscience : une notion purement expérientielle, la « conscience phénoménale », qui désigne l’effet que cela fait d’être dans tel ou tel état mental, et une notion purement fonctionnelle, la « conscience d’accès », ou « accès cognitif » (Block, 2007), entendue comme la capacité du sujet à utiliser ses représentations pour le contrôle de ses opérations cognitives, et, via ces opérations, pour le contrôle de la parole et de l’action. Block défend depuis l’hypothèse très discutée selon laquelle l’expérience consciente, ou « conscience phénoménale », déborde l’accès cognitif du sujet. L’objet central de ce travail est de mettre cette hypothèse à l’épreuve de la recherche sur le rêve. Nous y soutenons principalement les trois arguments suivants : 1. Sous hypothèse d’une continuité entre les propriétés de la mémoire onirique et vigile, on peut objectiver la réalité d’expériences conscientes pendant le sommeil en s’appuyant sur le critère canonique de rapportabilité. De fait, de nombreuses études convergent pour montrer que les sujets peuvent rapporter un contenu onirique qui reflète de manière non équivoque un stimulus présenté plus d’une minute avant l’éveil – ce qui, au regard de l’extrême évanescence de la perception subliminale, ne pourrait pas être le cas si le rêve était un processus inconscient. Sachant que le sommeil s’accompagne d’une sévère désactivation des aires frontales, et en particulier du cortex dorsolatéral préfontal (DlPFC), un tel résultat tend à questionner le modèle neuropsychologique de « l’espace neuronal global de travail » (Dehaeneet Naccache, 2001 ; Dehaene et al, 2006) qui fait dépendre la perception consciente de l’activation de ces aires.2. Le fait même d’objectiver la réalité d’expériences conscientes pendant le sommeil à travers des récits de rêves recueillis à l’éveil implique cependant de reconnaître que ces mêmes expériences ont été remarquées par le dormeur et qu’elles relèvent en ce sens minimum de la conscience d’accès. Pour autant, certains désordres cognitifs de la conscience rêvante, tels notamment que la cécité au changement, suggèrent qu’il ne suffit pas qu’une expérience soit remarquée par le dormeur pour qu’elle relève de plein droit de la conscience d’accès : il fautencore qu’elle puisse être maintenue activement dans la mémoire de travail. Le phénomène bien connu des « dissociations identité-apparence » (Schwartz, 1999) suggère pareillement que la rapportabilité d’une expérience onirique n’assure pas qu’elle soit posée pour le contrôle des opérations cognitives dans le rêve.3. Dès l’instant où l’on a pu objectiver la réalité des expériences oniriques à travers le critère canonique de rapportabilité, il devient possible – là encore, sous hypothèse de continuité –d’inférer de façon empiriquement contraignante l’existence d’une vie consciente non rapportable du dormeur. Se pose alors la question de savoir si un tel vécu, dont on peut soutenir qu’il constitue une forme d’inconscient psychique, relève de plein droit de la conscience d’accès.Enfin, à travers ces trois arguments portant spécifiquement sur la conscience onirique, nous montrons que la recherche sur le rêve permet de questionner de façon privilégiée la notion d’une nécessaire rapportabilité de l’expérience consciente et de faire valoir le concept de modularité de la conscience qui sous-tend l’hypothèse blockéenne du débordement expérientiel (Block, 1995, 1997). / In 1995, the American philosopher Ned Block proposed to distinguish between two notions of consciousness: “Access-consciousness” and “Phenomenal-consciousness”. “P-consciousness” is experience: it refers to what it is like to be in a certain mental state. “Aconsciousness” is a purely functional notion. A mental state is A-conscious when it allows the subject to cognitively control its reasoning, speech and action. Since 1995, Block supports the controversial hypothesis according to which conscious experience overflows our cognitive access to it. The main goal of this work is to assess this hypothesis from the point of view of scientific research on dreaming. This PhD dissertation makes the three following points : 1. Assuming there is a continuity between waking and dreaming memory, one can objectively verify that dreams are conscious experiences that occur during sleep relying on the canonical criterion of reportability. Indeed, many studies show that subjects can report on a dream content that unequivocally reflects a stimulus that has occurred more than one minute before awakening – which couldn’t be had this dream content been unconsciously processed. Considering that sleeping involves a severe deactivation of the frontal areas of the brain, especially of the dorsolateral prefrontal cortex (DlPFC), this result seems to call into question the global neuronal workspace theory of consciousness. Indeed, according to this theory the activation of these very areas is a necessary condition for a conscious perception to occur(Dehaene & Naccache, 2001; Dehaene et al, 2006). 2. There is no way though to demonstrate scientifically that dreams are conscious experiences of the sleeper without implying they were noticed during sleep, which, in turn, implies an elementary level of access. Still, certain cognitive disorders of our dreaming consciousness, such as change blindness, suggest that, due to a severe weakness of working memory, noticing an experience during sleep might not suffice to constitute a genuine cognitive access to it. The well-known phenomenon called “identity-appearance dissociation” (Schwartz, 1999) also suggests that dreaming experiences that are reportable on awakening might not always be poised for cognitive control in the dream. 3. Once the reality of conscious experiences during sleep is objectively established relying on the criterion of reportability, it becomes possible – again under the assumption of continuity - to empirically infer the existence of dreaming experiences that the subject cannot report. The following question then arises: are these experiences, which can be seen as a form of unconscious mental life, access-conscious? Finally, and more generally, we show that the results of dreaming research offer a vantage point both to call into question the notion that conscious experience is necessarily reportable and to support the concept of modularity of our conscious selves (Nagel, 1971; Gazzaniga,1985) that underlies Block’s overflow hypothesis (Block, 1995, 1997)

Cette thèse consiste à étudier l'organisation du système de contrôle des voies métaboliques des bactéries afin de dégager des propriétés systémiques révélant son fonctionnement. Dans un premier temps, nous montrons que le contrôle des voies métaboliques est hautement structuré et peut se décomposer en modules fortement découplés en régime stationnaire. Ces modules possèdent des propriétés mathématiques remarquables ayant des conséquences importantes en biologie. Cette décomposition, basée intrinsèquement sur la vision système de l'Automatique, offre un cadre théorique formel général d'analyse du contrôle des voies métaboliques qui s'est révélé effectif pour analyser des données expérimentales. dans un deuxième temps, nous nous intéressons aux raisons possibles de l'émergence de cette structure de contrôle similaire. Nous identifions un ensemble de contraintes structurelles agissant au niveau de la répartition d'une ressource commune, les protéines, entre les processus cellulaires. Respecter ces contraintes pour un taux de croissance donné conduit à formaliser et résoudre un problème d'optimisation convexe non différentiable, que nous appelons Resource balance Analysis. Ce problème d'optimisation se résout numériquement à l'échelle de la bactérie grâce à un problème de Programmation Linéaire équivalent. plusieurs propriétés sont déduites de l'analyse théorique du critère obtenu. Tout d'abord, le taux de croissance est structurellement limité par la répartition d'une quantité finie de protéines entre les voies métaboliques et les ribosomes. Ensuite, l'émergence des modules dans les voies métaboliques provient d'une politique générale d'économie en protéines chez la bactérie pour gagner du taux de croissance. Certaines stratégies de transport bien connues comme la répression catabolique ou la substitution de transporteurs haute/basse affinités sont prédites par notre méthode et peuvent alors être interprétées comme le moyen de maximiser la croissance tout en minimisant l'investissement en protéines. / This thesis consist in studying the organization of the control system of metabolic pathways of bacteria to identify systemic properties revealing its operation. At first, we show that control of metabolic pathways is highly structured and can be decomposed into modules strongly decoupled in steady-state. These modules are defined by their singular mathematical properties having important implications in biology. This decomposition, based inherently on the system outlook of automatic control, offers a formal theoretical analysis of general control of metabolic pathways, which has been effective in analysing experimental data. In a second step, we consider the possible reasons for the emergence of this modular control structure. We identify a set of structural constraints acting at the distribution of a common resourc, the proteins between cellular processes. Satisfying these constraints for a given growth rate leads to formalize and to solve a non-differentiable convex optimization problem, that we call Resource Balance Analysis. This optimization problem is solved numerically at the scale of the bacteria through an equivalent linear programming problem. Several properties are derived from theoretical analysis of the obtained criterion. Firts, the growth rate is structurally limited by the distribution of a finite amount of proteines between the metabolic pathways and the ribosomes. Second, the emergence of modules in metabolic pathways arises from a policy of economy in proteins in the bacterium to increase the growth rate. Some well known transport strategies such as catabolite repression of the substitution between low/highaffinity transporters are predicted by our methods and could consequently be interpretd as ways to maximize growth while minimizing investment in proteins.

Dans cette thèse je défends l'élimination des concepts d'attitudes propositionnelles. Dans le premier chapitre, je présente les thèses éliminativistes en philosophie de l'esprit et des sciences cognitives contemporaines. Il y a deux types d'éliminativisme: le matérialisme éliminatif et l'éliminativisme des concepts. Il est possible d'éliminer les concepts soit des théories naïves soit des théories scientifiques. L'éliminativisme à propos des concepts d'attitudes propositionnelles que je défends requière le second type d'élimination. Dans les trois chapitres suivants je donne trois arguments en faveur de cette thèse. Je commence par soutenir que la théorie interventionniste de la causalité ne fonde pas nos jugements de causalité mentale. Ensuite je montre que nos concepts d'attitudes propositionnelles ne sont pas des concepts d'espèces naturelles car ils groupent ensemble les états des différents modules d'une architecture massivement modulaire, la thèse de modularité massive faisant partie, je l'affirme, de notre meilleur programme de recherche. Finalement, mon troisième argument repose sur l’élimination du concept de contenu mental de nos théories. Dans les deux derniers chapitres de la thèse, je défends ce dernier argument. Tout d'abord, je réfute l'argument du succès selon lequel étant donné que les psychologues emploient le concept de contenu mental et ce faisant produisent de la bonne science ce concept ne devrait pas être éliminé. Ensuite je rejette une autre façon d'éliminer ce concept, celle choisie par les théoriciens de la cognition étendue. Pour cela je réfute le meilleur argument qui a été donné en faveur de cette thèse: l'argument du système. / In this dissertation, I argue for the elimination of propositional attitudes concepts. In the first chapter I sketch the landscape of eliminativism in contemporary philosophy of mind and cognitive science. There are two kinds of eliminativism: eliminative materialism and concept eliminativism. One can further distinguish between folk and science eliminativism about concepts: whereas the former says that the concept should be eliminated from our folk theories, the latter says that the concept should be eliminated form our scientific theories. The eliminativism about propositional attitudes concepts I defend is a species of the latter. In the next three chapters I put forward three arguments for this thesis. I first argue that the interventionist theory of causation cannot lend credit to our claims of mental causation. I then support the thesis by showing that propositional attitudes concepts aren't natural kind concepts because they cross-cut the states of the modules posited by the thesis of massive modularity, a thesis which, I contend, is part of our best research-program. Finally, my third argument rests on science eliminativism about the concept of mental content. In the two last chapters of the dissertation I first defend the elimination of the concept of mental content from the success argument, according to which as psychologists produce successful science while using the concept of mental content, the concept should be conserved. Then, I dismiss an alternative way of eliminating the concept, that is, the way taken by proponents of extended cognition, by refuting what I take to be the best argument for extended cognition, namely, the system argument.

No description available.

Dans le contexte actuel, il y a un besoin évident de techniques de fouille de textes pour analyser l'énorme quantité de documents textuelles non structurées disponibles sur Internet. Ces données textuelles sont souvent représentées par des matrices creuses (sparses) de grande dimension où les lignes et les colonnes représentent respectivement des documents et des termes. Ainsi, il serait intéressant de regrouper de façon simultanée ces termes et documents en classes homogènes, rendant ainsi cette quantité importante de données plus faciles à manipuler et à interpréter. Les techniques de classification croisée servent justement cet objectif. Bien que plusieurs techniques existantes de co-clustering ont révélé avec succès des blocs homogènes dans plusieurs domaines, ces techniques sont toujours contraintes par la grande dimensionalité et la sparsité caractérisant les matrices documents-termes. En raison de cette sparsité, plusieurs co-clusters sont principalement composés de zéros. Bien que ces derniers soient homogènes, ils ne sont pas pertinents et doivent donc être filtrés en aval pour ne garder que les plus importants. L'objectif de cette thèse est de proposer de nouveaux algorithmes de co-clustering conçus pour tenir compte des problèmes liés à la sparsité mentionnés ci-dessus. Ces algorithmes cherchent une structure diagonale par blocs et permettent directement d'identifier les co-clusters les plus pertinents, ce qui les rend particulièrement efficaces pour le co-clustering de données textuelles. Dans ce contexte, nos contributions peuvent être résumées comme suit: Tout d'abord, nous introduisons et démontrons l'efficacité d'un nouvel algorithme de co-clustering basé sur la maximisation directe de la modularité de graphes. Alors que les algorithmes de co-clustering existants qui se basent sur des critères de graphes utilisent des approximations spectrales, l'algorithme proposé utilise une procédure d'optimisation itérative pour révéler les co-clusters les plus pertinents dans une matrice documents-termes. Par ailleurs, l'optimisation proposée présente l'avantage d'éviter le calcul de vecteurs propres, qui est une tâche rédhibitoire lorsque l'on considère des données de grande dimension. Ceci est une amélioration par rapport aux approches spectrales, où le calcul des vecteurs propres est nécessaire pour effectuer le co-clustering. Dans un second temps, nous utilisons une approche probabiliste pour découvrir des structures en blocs homogènes diagonaux dans des matrices documents-termes. Nous nous appuyons sur des approches de type modèles de mélanges, qui offrent de solides bases théoriques et une grande flexibilité qui permet de découvrir diverses structures de co-clusters. Plus précisément, nous proposons un modèle de blocs latents parcimonieux avec des distributions de Poisson sous contraintes. De façon intéressante, ce modèle comprend la sparsité dans sa formulation, ce qui le rend particulièrement adapté aux données textuelles. En plaçant l'estimation des paramètres de ce modèle dans le cadre du maximum de vraisemblance et du maximum de vraisemblance classifiante, quatre algorithmes de co-clustering ont été proposées, incluant une variante dure, floue, stochastique et une quatrième variante qui tire profit des avantages des variantes floue et stochastique simultanément. Pour finir, nous proposons un nouveau cadre de fouille de textes biomédicaux qui comprend certains algorithmes de co-clustering mentionnés ci-dessus. Ce travail montre la contribution du co-clustering dans une problématique réelle de fouille de textes biomédicaux. Le cadre proposé permet de générer de nouveaux indices sur les résultats retournés par les études d'association pan-génomique (GWAS) en exploitant les abstracts de la base de données PUBMED. (...) / In the current context, there is a clear need for Text Mining techniques to analyse the huge quantity of unstructured text documents available on the Internet. These textual data are often represented by sparse high dimensional matrices where rows and columns represent documents and terms respectively. Thus, it would be worthwhile to simultaneously group these terms and documents into meaningful clusters, making this substantial amount of data easier to handle and interpret. Co-clustering techniques just serve this purpose. Although many existing co-clustering approaches have been successful in revealing homogeneous blocks in several domains, these techniques are still challenged by the high dimensionality and sparsity characteristics exhibited by document-term matrices. Due to this sparsity, several co-clusters are primarily composed of zeros. While homogeneous, these co-clusters are irrelevant and must be filtered out in a post-processing step to keep only the most significant ones. The objective of this thesis is to propose new co-clustering algorithms tailored to take into account these sparsity-related issues. The proposed algorithms seek a block diagonal structure and allow to straightaway identify the most useful co-clusters, which makes them specially effective for the text co-clustering task. Our contributions can be summarized as follows: First, we introduce and demonstrate the effectiveness of a novel co-clustering algorithm based on a direct maximization of graph modularity. While existing graph-based co-clustering algorithms rely on spectral relaxation, the proposed algorithm uses an iterative alternating optimization procedure to reveal the most meaningful co-clusters in a document-term matrix. Moreover, the proposed optimization has the advantage of avoiding the computation of eigenvectors, a task which is prohibitive when considering high dimensional data. This is an improvement over spectral approaches, where the eigenvectors computation is necessary to perform the co-clustering. Second, we use an even more powerful approach to discover block diagonal structures in document-term matrices. We rely on mixture models, which offer strong theoretical foundations and considerable flexibility that makes it possible to uncover various specific cluster structure. More precisely, we propose a rigorous probabilistic model based on the Poisson distribution and the well known Latent Block Model. Interestingly, this model includes the sparsity in its formulation, which makes it particularly effective for text data. Setting the estimate of this model’s parameters under the Maximum Likelihood (ML) and the Classification Maximum Likelihood (CML) approaches, four co-clustering algorithms have been proposed, including a hard, a soft, a stochastic and a fourth algorithm which leverages the benefits of both the soft and stochastic variants, simultaneously. As a last contribution of this thesis, we propose a new biomedical text mining framework that includes some of the above mentioned co-clustering algorithms. This work shows the contribution of co-clustering in a real biomedical text mining problematic. The proposed framework is able to propose new clues about the results of genome wide association studies (GWAS) by mining PUBMED abstracts. This framework has been tested on asthma disease and allowed to assess the strength of associations between asthma genes reported in previous GWAS as well as discover new candidate genes likely associated to asthma. In a nutshell, while several text co-clustering algorithms already exist, their performance can be substantially increased if more appropriate models and algorithms are available. According to the extensive experiments done on several challenging real-world text data sets, we believe that this thesis has served well this objective.

La musique et le langage sont des matériels structurés à partir de principes combinatoires. Les auditeurs ont acquis des connaissances sur ces régularités structurelles par simple exposition. Ces connaissances permettent le développement d’attentes sur les événements à venir en musique et en langage. Mon travail de thèse étudiait deux aspects de la spécificité versus la généralité des processus de traitement de la musique et du langage: la perception et l’apprentissage statistique.Dans la première partie (perception), les Études 1 à 4 ont montré que le traitement des structures musicales influence le traitement de la parole et du langage présenté en modalité visuelle, reflétant l’influence des mécanismes d’attention dynamique (Jones, 1976). Plus précisément, le traitement des structures musicales interagissait avec le traitement des structures syntaxiques, mais pas avec le traitement des structures sémantiques en langage (Étude 3). Ces résultats sont en accord avec l’hypothèse de ressources d’intégration syntaxique partagées de Patel (2003). Nos résultats et les précédentes études sur les traitements simultanés des structures musicales et linguistiques (syntaxiques et sémantiques), nous ont incités à élargir l’hypothèse de ressources d’intégration partagées au traitement d’autres d’informations structurées qui nécessitent également des ressources d’intégration structurelle et temporelle. Cette hypothèse a été testée et confirmée par l’observation d’une interaction entre les traitements simultanés des structures musicales et arithmétiques (Étude 4). Dans la deuxième partie (apprentissage), l’apprentissage statistique était étudié en comparaison directe pour des matériels verbaux et non-verbaux. Plus particulièrement, nous avons étudié l’influence de l’attention dynamique guidée par des indices temporels non-acoustiques (Études 5 et 6) et acoustiques (Étude 7) sur l’apprentissage statistique. Les indices temporels non-acoustiques influençaient l’apprentissage statistique de matériels verbaux et non-verbaux. En accord avec la théorie de l’attention dynamique (Jones, 1976), une hypothèse est que les indices temporels non-acoustiques guident l’attention dans le temps et influencent l’apprentissage statistique.Les études de ce travail de thèse ont suggéré que les ressources d’attention dynamique influençaient la perception et l’apprentissage de matériels structurés et que les traitements des structures musicales et d’autres informations structurées (e.g., langage, arithmétique) partagent des ressources d’intégration structurelle et temporelle. L’ensemble de ces résultats amène de nouvelles questions sur la possible influence du traitement des structures auditives tonales et temporelles sur les capacités cognitives générales de séquencement notamment requises pour la perception et l’apprentissage d’informations séquentielles structurées.Jones, M. R. (1976). Time, our lost dimension: Toward a new theory of perception, attention, and memory. Psychological Review, 83(5), 323-355. doi:10.1037/0033-295X.83.5.323Patel, A. D. (2003). Language, music, syntax and the brain. Nature Neuroscience, 6(7), 674-681. doi:10.1038/nn1082 / Music and language are structurally organized materials that are based on combinatorial principles. Listeners have acquired knowledge about these structural regularities via mere exposure. This knowledge allows them to develop expectations about future events in music and language perception. My PhD investigated two aspects of domain-specificity versus generality of cognitive functions in music and language processing: perception and statistical learning.In the first part (perception), musical structure processing has been shown to influence spoken and visual language processing (Études 1 & 4), partly due to dynamic attending mechanisms (Jones, 1976). More specifically, musical structure processing has been shown to interact with linguistic-syntactic processing, but not with linguistic-semantic processing (Étude 3), thus supporting the hypothesis of shared syntactic resources for music and language processing (Patel, 2003). Together with previous studies that have investigated simultaneous musical and linguistic (syntactic and semantic) structure processing, we proposed that these shared resources might extend to the processing of other structurally organized information that require structural and temporal integration resources. This hypothesis was tested and supported by interactive influences between simultaneous musical and arithmetic structure processing (Étude 4). In the second part (learning), statistical learning was directly compared for verbal and nonverbal materials. In particular, we aimed to investigate the influence of dynamic attention driven by non-acoustic (Études 5 & 6) and acoustic (Étude 7) cues on statistical learning. Non-acoustic temporal cues have been shown to influence statistical learning of verbal and nonverbal artificial languages. In agreement with the dynamic attending theory (Jones, 1976), we proposed that non-acoustic temporal cues guide attention over time and influence statistical learning.Based on the influence of dynamic attending mechanisms on perception and learning and on evidence of shared structural and temporal integration resources for the processing of musical structures and other structured information, this PhD opens new questions about the potential influence of tonal and temporal auditory structure processing on general cognitive sequencing abilities, notably required in structured sequence perception and learning.Jones, M. R. (1976). Time, our lost dimension: Toward a new theory of perception, attention, and memory. Psychological Review, 83(5), 323-355. doi:10.1037/0033-295X.83.5.323Patel, A. D. (2003). Language, music, syntax and the brain. Nature Neuroscience, 6(7), 674-681. doi:10.1038/nn1082

Un objectif principal du génie logiciel est de pouvoir produire des logiciels complexes, de grande taille et fiables en un temps raisonnable. La technologie orientée objet (OO) a fourni de bons concepts et des techniques de modélisation et de programmation qui ont permis de développer des applications complexes tant dans le monde académique que dans le monde industriel. Cette expérience a cependant permis de découvrir les faiblesses du paradigme objet (par exemples, la dispersion de code et le problème de traçabilité). La programmation orientée aspect (OA) apporte une solution simple aux limitations de la programmation OO, telle que le problème des préoccupations transversales. Ces préoccupations transversales se traduisent par la dispersion du même code dans plusieurs modules du système ou l’emmêlement de plusieurs morceaux de code dans un même module. Cette nouvelle méthode de programmer permet d’implémenter chaque problématique indépendamment des autres, puis de les assembler selon des règles bien définies. La programmation OA promet donc une meilleure productivité, une meilleure réutilisation du code et une meilleure adaptation du code aux changements. Très vite, cette nouvelle façon de faire s’est vue s’étendre sur tout le processus de développement de logiciel en ayant pour but de préserver la modularité et la traçabilité, qui sont deux propriétés importantes des logiciels de bonne qualité. Cependant, la technologie OA présente de nombreux défis. Le raisonnement, la spécification, et la vérification des programmes OA présentent des difficultés d’autant plus que ces programmes évoluent dans le temps. Par conséquent, le raisonnement modulaire de ces programmes est requis sinon ils nécessiteraient d’être réexaminés au complet chaque fois qu’un composant est changé ou ajouté. Il est cependant bien connu dans la littérature que le raisonnement modulaire sur les programmes OA est difficile vu que les aspects appliqués changent souvent le comportement de leurs composantes de base [47]. Ces mêmes difficultés sont présentes au niveau des phases de spécification et de vérification du processus de développement des logiciels. Au meilleur de nos connaissances, la spécification modulaire et la vérification modulaire sont faiblement couvertes et constituent un champ de recherche très intéressant. De même, les interactions entre aspects est un sérieux problème dans la communauté des aspects. Pour faire face à ces problèmes, nous avons choisi d’utiliser la théorie des catégories et les techniques des spécifications algébriques. Pour apporter une solution aux problèmes ci-dessus cités, nous avons utilisé les travaux de Wiels [110] et d’autres contributions telles que celles décrites dans le livre [25]. Nous supposons que le système en développement est déjà décomposé en aspects et classes. La première contribution de notre thèse est l’extension des techniques des spécifications algébriques à la notion d’aspect. Deuxièmement, nous avons défini une logique, LA , qui est utilisée dans le corps des spécifications pour décrire le comportement de ces composantes. La troisième contribution consiste en la définition de l’opérateur de tissage qui correspond à la relation d’interconnexion entre les modules d’aspect et les modules de classe. La quatrième contribution concerne le développement d’un mécanisme de prévention qui permet de prévenir les interactions indésirables dans les systèmes orientés aspect. / One of the main goals of software engineering is to enable the construction of large, complex and reliable software in timely fashion. Object-oriented (OO) technology has provided modeling and programming principles and techniques that allow developing complex software systems both in academic and industrial areas. In return, experience gained in OO system development has allowed discovering some limitations of object technology (e.g., code scattering and poor traceability problems). Aspect Oriented (AO) Technology is a post-object-oriented technology emerged to overcome limitations of Object Oriented (OO) Technology, such as the crosscutting concern problem. Crosscutting concerns are scattered and tangled concerns. Major goals of Aspect Oriented Programming (AOP) include improving modularity, cohesion, and overall software quality. Aspect Oriented Programming results in the evolution of programming activities to fullblown software engineering processes, to preserve modularity and traceability, which are two important properties of high-quality software. Yet, there are also many challenges in AO Technology. Reasoning, specification, and verification of AO programs present unique challenges especially as such programs evolve over time. Consequently, modular reasoning of such programs is highly attractive as it enables tractable evolution, otherwise necessitating that the entire program be reexamined each time a component is changed or is added. It is well known in the literature, however, that modular reasoning about AO programs is difficult due to the fact that the aspects applied often alter the behavior of the base components [47]. The same modular reasoning difficulties are also present in the specification and verification phases of software development process. To the best of our knowledge, AO modular specification and verification is a weakly covered subject and constitutes an interesting open research field. Also, aspect interaction is a major concern in the aspect-oriented community. To deal with these problems, we choose to use category theory and algebraic specification techniques. To achieve the above thesis goals, we use the work of Wiels [110] and other contributions such as the one described in [25]. We assume at the beginning that the system under development is already decomposed into aspect and class components. The first contribution of our thesis is the extension of the algebraic specification technique to the notion of aspect. Secondly, we define a logic, LA that is used in specification bodies to describe the behavior of these components. The third contribution concerns the defini tion of the weaving operator corresponding to the weaving interconnection relationship between aspect modules and class modules. The fourth contribution consists of the design of a prevention policy that is used to prevent or avoid undesirable aspect interactions in aspect-oriented systems.

Un objectif principal du génie logiciel est de pouvoir produire des logiciels complexes, de grande taille et fiables en un temps raisonnable. La technologie orientée objet (OO) a fourni de bons concepts et des techniques de modélisation et de programmation qui ont permis de développer des applications complexes tant dans le monde académique que dans le monde industriel. Cette expérience a cependant permis de découvrir les faiblesses du paradigme objet (par exemples, la dispersion de code et le problème de traçabilité). La programmation orientée aspect (OA) apporte une solution simple aux limitations de la programmation OO, telle que le problème des préoccupations transversales. Ces préoccupations transversales se traduisent par la dispersion du même code dans plusieurs modules du système ou l’emmêlement de plusieurs morceaux de code dans un même module. Cette nouvelle méthode de programmer permet d’implémenter chaque problématique indépendamment des autres, puis de les assembler selon des règles bien définies. La programmation OA promet donc une meilleure productivité, une meilleure réutilisation du code et une meilleure adaptation du code aux changements. Très vite, cette nouvelle façon de faire s’est vue s’étendre sur tout le processus de développement de logiciel en ayant pour but de préserver la modularité et la traçabilité, qui sont deux propriétés importantes des logiciels de bonne qualité. Cependant, la technologie OA présente de nombreux défis. Le raisonnement, la spécification, et la vérification des programmes OA présentent des difficultés d’autant plus que ces programmes évoluent dans le temps. Par conséquent, le raisonnement modulaire de ces programmes est requis sinon ils nécessiteraient d’être réexaminés au complet chaque fois qu’un composant est changé ou ajouté. Il est cependant bien connu dans la littérature que le raisonnement modulaire sur les programmes OA est difficile vu que les aspects appliqués changent souvent le comportement de leurs composantes de base [47]. Ces mêmes difficultés sont présentes au niveau des phases de spécification et de vérification du processus de développement des logiciels. Au meilleur de nos connaissances, la spécification modulaire et la vérification modulaire sont faiblement couvertes et constituent un champ de recherche très intéressant. De même, les interactions entre aspects est un sérieux problème dans la communauté des aspects. Pour faire face à ces problèmes, nous avons choisi d’utiliser la théorie des catégories et les techniques des spécifications algébriques. Pour apporter une solution aux problèmes ci-dessus cités, nous avons utilisé les travaux de Wiels [110] et d’autres contributions telles que celles décrites dans le livre [25]. Nous supposons que le système en développement est déjà décomposé en aspects et classes. La première contribution de notre thèse est l’extension des techniques des spécifications algébriques à la notion d’aspect. Deuxièmement, nous avons défini une logique, LA , qui est utilisée dans le corps des spécifications pour décrire le comportement de ces composantes. La troisième contribution consiste en la définition de l’opérateur de tissage qui correspond à la relation d’interconnexion entre les modules d’aspect et les modules de classe. La quatrième contribution concerne le développement d’un mécanisme de prévention qui permet de prévenir les interactions indésirables dans les systèmes orientés aspect. / One of the main goals of software engineering is to enable the construction of large, complex and reliable software in timely fashion. Object-oriented (OO) technology has provided modeling and programming principles and techniques that allow developing complex software systems both in academic and industrial areas. In return, experience gained in OO system development has allowed discovering some limitations of object technology (e.g., code scattering and poor traceability problems). Aspect Oriented (AO) Technology is a post-object-oriented technology emerged to overcome limitations of Object Oriented (OO) Technology, such as the crosscutting concern problem. Crosscutting concerns are scattered and tangled concerns. Major goals of Aspect Oriented Programming (AOP) include improving modularity, cohesion, and overall software quality. Aspect Oriented Programming results in the evolution of programming activities to fullblown software engineering processes, to preserve modularity and traceability, which are two important properties of high-quality software. Yet, there are also many challenges in AO Technology. Reasoning, specification, and verification of AO programs present unique challenges especially as such programs evolve over time. Consequently, modular reasoning of such programs is highly attractive as it enables tractable evolution, otherwise necessitating that the entire program be reexamined each time a component is changed or is added. It is well known in the literature, however, that modular reasoning about AO programs is difficult due to the fact that the aspects applied often alter the behavior of the base components [47]. The same modular reasoning difficulties are also present in the specification and verification phases of software development process. To the best of our knowledge, AO modular specification and verification is a weakly covered subject and constitutes an interesting open research field. Also, aspect interaction is a major concern in the aspect-oriented community. To deal with these problems, we choose to use category theory and algebraic specification techniques. To achieve the above thesis goals, we use the work of Wiels [110] and other contributions such as the one described in [25]. We assume at the beginning that the system under development is already decomposed into aspect and class components. The first contribution of our thesis is the extension of the algebraic specification technique to the notion of aspect. Secondly, we define a logic, LA that is used in specification bodies to describe the behavior of these components. The third contribution concerns the defini tion of the weaving operator corresponding to the weaving interconnection relationship between aspect modules and class modules. The fourth contribution consists of the design of a prevention policy that is used to prevent or avoid undesirable aspect interactions in aspect-oriented systems.