Par l'utilisation de l'approche individus-centrée, en particulier pour la modélisation de systèmes sociaux, le modélisateur est souvent confronté au sein même de son modèle, à une des complexités majeures du système réel qu'il cherche à comprendre, à savoir la relation entre comportements individuels et comportements collectifs, qui présente dans le système réel se retrouve, par cette approche, présente également dans son modèle. Dès lors il se retrouve face à un modèle dont il ne peut que difficilement comprendre le fonctionnement même s'il en connaît les règles de fonctionnement au niveau individuel. Nous proposons ici le recours à une démarche expérimentale pour la compréhension de modèles de simulation sociale individus-centrés. De manière à cerner l'objet de cette démarche, nous exposons tout d'abord un cadre formel pour l'expression de modèles individus-centrés, qui nous permettra d'englober plusieurs grands types de modèles (automates cellulaires, microsimulation, simulation multi-agents notamment). Nous présenterons ensuite les modèles individus-centrés de l'influence sociale rencontrés dans la littérature en utilisant ce formalisme comme grille de lecture pour tenter de représenter le spectre des comportements possibles que l'on peut introduire dans le modèle. Dans une deuxième partie, nous nous intéresserons à la démarche expérimentale comme accompagnement pour la compréhension du modèle. Nous présenterons tout d'abord les différents points de vue sur le modèle que peut prendre le modélisateur (individuel, collectif, population de simulations notamment) et nous argumenterons sur la nécessaire complémentarité entre ces points de vue dans le but de comprendre le fonctionnement du modèle. Nous proposerons ensuite un environnement dédié à la gestion des plans d'expérience sur des modèles de simulation destiné à accompagner l'exploration systématique de l'espace des paramètres d'un modèle. Nous présenterons enfin une méthodologie incrémentale de construction des modèles pour nous permettre d'obtenir une compréhension construite et croissante du fonctionnement de modèles complexes envisagés comme une collection de modèles de complexité croissante. Dans une dernière partie, nous mettrons en pratique les éléments abordés précédemment en présentant une série de modèles de dynamiques d'opinions dont la compréhension est enrichie en étudiant tout d'abord des modèles très simples puis en complexifiant progressivement les modèles étudiés. Nous aborderons ainsi successivement un modèle d'interaction conditionnel en population homogène, nous ferons ensuite évoluer la dynamique des agents de ce modèle, puis nous introduirons de l'hétérogénéité dans le modèle pour finir par étudier son comportement lorsque l'on introduit un réseau social.

Cette thèse a pour cadre le contrôle auto-adaptatif de procédés biologiques et son objectif est de permettre l'application de ce contrôle à une grande variété de problèmes distincts en évitant la phase usuelle de leur modélisation. Les bioprocédés sont des systèmes complexes, hautement dynamiques et parvenir à les contrôler en vue d'obtenir une production définie se révèle une tâche difficile. De plus, les incertitudes liées aux mesures et le manque de connaissances des réactions biologiques précises se déroulant à l'intérieur même du bioprocédé, font que les méthodes usuelles mises en œuvre pour contrôler un bioprocédé particulier doivent être largement re-calibrées dès qu'il s'agit d'adapter ce contrôle à un bioprocédé différent. L'apport de cette thèse est de proposer une approche informatique de cette problématique, centrée sur l'utilisation de Systèmes Multi-Agents Adaptatifs (AMAS). Les propriétés auto-organisatrices de tels systèmes, ainsi que leur conception centrée sur les comportements locaux, permettent d'appréhender la complexité des procédés biologiques et de fournir un système apte à leur contrôle sans nécessiter d'informations détaillées sur ceux-ci, tout en étant capable de s'adapter à leurs dynamiques. Deux systèmes multi-agents adaptatifs distincts, répondant chacun à un ensemble de contraintes différentes, ont permis d'étudier la faisabilité et l'apport de cette approche au domaine du contrôle de procédés. L'aboutissement est un modèle AMAS générique qui est associé à chaque variable contrôlable du procédé afin d'apprendre et de déterminer les actions de contrôle pour atteindre les objectifs définis par l'utilisateur. Les agents observent en temps réel l'évolution des variables du procédé pour en extraire les informations nécessaires à son contrôle. Le système de contrôle établit alors une contextualisation des contrôles à appliquer qui devient indépendante de la connaissance du bioprocédé. Ce contrôle auto-adaptatif a été évalué sur un ensemble de problèmes de contrôle de systèmes dynamiques, notamment celui d'un bioprocédé simulé, et les résultats obtenus sont analysés dans ce mémoire / This work aims at creating a self-adaptive approach to control bioprocesses while still being generic enough to be applied on a wide range of problems without relying on their modeling. Bioprocesses are complex and highly dynamic systems, and controlling them to reach a user-defined objective is a difficult task. Furthermore, the limited amount of available measures and the lack of a precise biological knowledge of what is happening inside the bioprocess lead usual control approaches to be recalibrated before being applied on a different bioprocess. The benefit of this work is a computer-based approach relying on the Adaptive Multi-Agent Systems (AMAS) theory. The objectives of adaptability and genericity are reached thanks to the self-organization of such systems and their design focusing on the local behavior of the agents, dealing with the complexity of such a problem without needing an extensive amount of information on the system to control.Two distinct multi-agent systems, defined by a specific set of constraints, were created to study the feasibility and benefits of such an approach. The outcome is a generic AMAS model, associated with each controllable variable, which learns the actions to apply in order to fulfill user-defined objectives. Agents observe in real-time the evolution of the variables and extract the information needed to control the target system. The AMAS is then able to contextualize the control without modeling the behavior of the system to control itself.This self-adaptive control was evaluated on a set of problems involving the control of dynamic systems, such as bioprocesses, and the associated results are analyzed

Cette thèse concerne le contrôle coopératif de systèmes multi-agents. Ce sujet a été largement étudié dans la littérature récente en raison de son grand nombre d'applications. Cette thèse propose de nouvelles conceptions de stratégies de contrôle collaboratif afin de réaliser une mission d'exploration sous-marine. En particulier, l'objectif final est de diriger une flotte de véhicules autonomes sous-marins, équipés de capteurs appropriés, jusqu'à l'emplacement d'une source de température, de polluants ou d'eau douce. Dans cette situation, il est pertinent de considérer les contraintes de communication entre véhicules qui sont décrites au moyen de graphe de communication. Les premières contributions traitent du développement de commandes de formation qui stabilisent la flotte vers des formations variant dans le temps, et qui, de plus, distribuent uniformément les véhicules le long de la formation. Enfin, le problème de recherche est abordée par l'interprétation de la flotte de véhicules comme un réseau mobile de capteurs. En particulier, il est démontré que les mesures recueillies par la flotte de véhicules permet d'estimer le gradient de concentration de la quantité d'intérêt. Suivant cette idée, un algorithme distribué basé sur des algorithmes de consensus est proposé d'estimer la direction du gradient d'une distribution du signal. / This dissertation focuses on cooperative control of multi-agent systems. This topic has been extensively studied in recent literature due to its large number of applications. This thesis is concerned by the design of collaborative control strategies in order to achieve an underwater exploration mission. In particular, the final aim is to steer a fleet of autonomous underwater vehicles, which are equipped by appropriate sensors, to the location of a source of temperature, pollutant or fresh water. In this situation it is relevant to consider constraints in the communication between vehicles which are described by means of a communication graph. The first contributions deal with the development of cooperative formation control laws which stabilize the fleet to time-varying formations and, in addition, which also distribute the vehicles uniformly along the formation. Finally, the source-seeking problem is tackled by interpreting the fleet of vehicles as a mobile sensors network. In particular, it is shown that the measurements collected by the fleet of vehicles allows us to approximate the gradient of a scalar field. Following this idea, a distributed algorithm based on consensus algorithms is proposed to estimate the gradient direction of a signal distribution.

The application domains of this thesis are Health Smart Homes, and the research is more precisely centered on the improvement of daily-living for cognitively impaired persons and theirs caregivers.The proposed system can observe the context of each person, personalize the environment and assist the tasks detected if they need to be. Every action of the system is as unobtrusive as possible and takes into consideration the presence of more than one person. To personalize and assist the daily-living activities of a lone person, we need to know his personal context. This context is the conjunction of the preferences and habits, the illness or impairment, the movements in the smart home and the state of the various sensor and electrical devices, and the current activities that are detected for one person. To be able to assist many persons simultaneously, we need to compute the overall conjunction of each and every person's context since every presence can influence the global context and every personal one. This complexity brings a lot of problems like the multiple person localization and identification, or the personalization and assistance of multiple persons in the same space with various activities. Those problems are even more interesting since, following an ethical choice to ensure inhabitant's privacy, this project avoid the use of some intrusive technologies.

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de l’étude des réponses optiques des nanocristaux à base de semiconducteurs II-VI. Ici nous avons déterminé les propriétés optiques de ZnTe, ZnS et ‘ZnS : Mn’ nanostructurés par ellipsométrie spectroscopique (SE). Nous avons déterminé la fonction diélectrique et les transitions optiques des NC-ZnTe par SE dans la gamme spectrale 0.6 à 6.5 eV. L’influence de la taille des NC sur les propriétés optiques et en particulier sur les transitions optiques a été aussi montrée. Les réponses optiques ont été déterminées en utilisant deux modèles : le modèle des points critiques d’Adachi et la loi de dispersion de Tauc-Lorentz. Tout au long de ce travail, nous avons tenté de contribuer à la compréhension du processus d’absorption dans les NC semi-conducteurs avec une technique non destructive capable de rendre compte des phénomènes liés à la réduction de la taille. Malgré le caractère indirect de l’ellipsométrie nécessitant une bonne connaissance de l’échantillon, nous avons démontré qu’elle est capable de déterminer plusieurs propriétés des NC (indice de réfraction complexe, coefficient d’absorption, énergie de gap, signatures des transitions optiques, excès de NC, taille moyenne, épaisseurs des couches de silice) et même de tenir compte des défauts liés à l’implantation / In this work, we report on the study of the optical responses of nanocrystals semiconductor based II-VI. Here we have determined the optical properties of nanostructured ZnTe, ZnS and 'ZnS:Mn' by spectroscopic ellipsometry (SE). We have obtained the dielectric function and optical transitions of NC-ZnTe by spectroscopic ellipsometry in the spectral range 0.6 à 6.5 eV. The influence of the NC size on the optical properties and on the optical transitions was also shown. The optical responses were extracted using two models: the generalized critical points model of Adachi and the Tauc-Lorentz dispersion formula. Throughout this work we have tried to contribute to the understanding of absorption processes in semiconductor NC with a nondestructive technique by tacking into account the phenomena related to quantum confinement. Despite the indirect nature of ellipsometry requiring a good knowledge of the sample, we demonstrated that it is able to determine several properties of NC (complex refractive index, absorption coefficient, energy gap, optical transition energies, NC of excess, thick layers of silica) and even to take account into defects due to implantation

Mobile robots are being used for an increasing array of tasks, from military reconnaissance to planetary exploration to urban search and rescue. As robots are deployed in increasingly complex domains, teams are called upon to perform tasks that exceed the capabilities of any particular robot. Thus, it becomes necessary for robots to cooperate, such that one robot can recruit another to jointly perform a task. Though techniques exist to allocate robots to tasks, either the communication overhead that these techniques require prevents them from scaling up to large teams, or assumptions are made that limit them to simple domains. This dissertation presents a novel emotion-based recruitment approach to the multi-robot task allocation problem. This approach requires less communication bandwidth than comparable methods, enabling it to scale to large team sizes, and making it appropriate for low-power or stealth applications. Affective recruitment is tolerant of unreliable communications channels, and can find better solutions than simple greedy schedulers (based on experimental metrics of the time necessary to complete recruitment and the total number of messages transmitted). Experimental results in a simulated mine-detection task show that affective recruitment succeeds with network failure rates up to 25%, and requires 32% fewer transmissions compared to existing methods on average. Affective recruitment also scales better with team size, requiring up to 61% fewer transmissions than a greedy instantaneous scheduler that has an O(n) communications complexity.

Dans le domaine des systèmes multiagents (SMA), la communication est très souvent considérée selon une approche dyadique et abstraite assez rigide. Cette thèse fait l'hypothèse qu'en s'inspirant de la communication humaine, il est profitable d'utiliser le phénomène de l'écoute flottante dans des systèmes multiagents afin de donner souplesse et robustesse à leur structure. <br />Pour aller dans ce sens, nous proposons le modèle en étoile. Il permet aux membres d'un SMA d'utiliser l'écoute flottante pour se structurer en groupes centrés sur des leaders afin de s'adapter aux conditions de communication limitées et dynamiques dont ils disposent. Ce modèle fournit un cadre dans lequel les agents peuvent évoluer et assure que si leurs décisions respectent certaines contraintes (notamment de cohérence) ils pourront tirer parti de tous les messages qu'ils pourront recevoir (même s'ils ne leur sont pas destinés) afin de se forger les croyances les plus cohérentes possibles sur l'organisation de l'équipe et ainsi faciliter son activité. <br />D'une part, nous développons plusieurs éléments utiles pour exploiter ce modèle en étoile (langage à la sémantique définie formellement, mécanisme de mise à jour et algorithme associé). D'autre part, deux séries d'expérimentations (OTTO et LOTTO) nous permettent d'étudier le comportement du modèle face aux variations de divers paramètres.

En approchant la fin du Millénaire, nous sommes témoins de la genèse d'un nouveau monde : l'univers électronique composé des millions d'ordinateurs interconnectés par l'Internet. Dans ce monde, des processus informatiques autonomes migreront d'ordinateur à ordinateur. En migrant, ces entités, couramment appelées « agents », exploiteront mieux les ressources disponibles et assureront mieux leur survie. De plus, pour des raisons d'efficacité, ils s'organiseront en sociétés. Les sociétés d'agents artificiels sont étudiées dans le domaine des Systèmes Multi-Agents (SMA). La notion d'organisation est essentielle dans le domaine. Dans le cadre de notre thèse, nous proposons les Systèmes Multi-Agents Minimaux (SMAM), un modèle permettant l'étude de l'organisation des agents à un niveau fondamental. Le modèle est basé sur la notion du couple : les agents sont récursivement organisés en couples. Le comportement des agents est guidé par le principe « qui se ressemble, s'assemble ». En utilisant ce modèle, nous pouvons quantitativement analyser un nombre de phénomènes liés à la dynamique organisationnelle des SMA. De plus, nous pouvons directement appliquer notre modèle dans le contexte de l'Internet. Nous avons développé l'application « FRIENDS », dans laquelle les utilisateurs sont représentés par des agents s'organisant comme un SMAM. Elle permet aux utilisateurs de retrouver des groupes et des individus partageant des intérêts communs. Le modèle est nouveau et beaucoup de travail reste à faire. Toutefois, à cause de sa nature universelle et ses applications potentielles sur l'Internet, nous sommes confiants en son avenir.

Dans le cadre de la vie artificielle, on assiste à un essor de l'utilisation des systèmes multi-agents. Ceux-ci permettent de modéliser et de simuler des phénomènes complexes ou des phénomènes sociaux qui ne peuvent pas être facilement modélisés à l'heure actuelle avec des approches classiques. La problématique développée dans cette thèse découle d'une question toute simple : comment modéliser et simuler des agents qui évoluentdans plusieurs environnements à la fois ? Pour ce faire, il a été construit un modèle d'agent qui permet, dans un premier temps, de modéliser et d'étudier les interactions entre l'environnement et l'agent. Dans un deuxième temps, ce premier modèle est étendu afin de pouvoir utiliser plusieurs environnements simultanément. De ce nouveau modèle découlent un nombre de problèmes à régler : gestion du temps, gestion de l'intégrité des données dans les environnements et répartition des effecteurs et capteurs. Nous montrons comment ces divers problèmes sont résolus par l'adjonction de nouvelle entités dans notre modèle. Afin de mettre en oeuvre l'approche multi-environnements, une plate-forme de simulation a été construite. Elle concerne la simulation de déplacement d'espadons dans la zone sud de l'océan Indien à l'aide d'images satellites.

Notre sujet de recherche est : “ comment obtenir la suite des reconfigurations que le système robotique doit faire pour qu'il se déplace globalement vers une destination ? ”. Comme nous le montrerons ce problème est très complexe. Nous verrons que ce travail qui a vite donné de bons résultats nous a permis de tester plusieurs méthodes : algorithmes réactifs, apprentissage supervisé et apprentissage à partir d'exemple. Nous montrerons également qu'au cours de ces simulations des problèmes inattendus sont apparus. Des blocages nous ont montré que la méthode utilisée pour faire les simulations était à discuter. C'est grâce à un grand nombre simulations que nous avons vu émerger deux types de problèmes. L'un lié à la nature de l'attracteur utilisé, l'autre lié à l'ordonnancement et à la dynamique des interactions. Nous définirons ces problèmes et expliquerons comment et pourquoi ils émergent. Deux axes seront proposés pour résoudre ces problèmes liés à l'émergence. L'un s'intéressera au type d'attracteur utilisé et proposera un système d'attraction aux propriétés différentes pour garantir un ordre sur l'espace. L'autre proposera une méthode pour permettre de garantir une politique d'ordonnancement quelque soit l'ordre dans lequel les calculs sont effectués dans les différents modules. L'ensemble de ces deux propriétés nous permettra de prouver la convergence du système robotique reconfigurable quelque soit la position de l'attracteur et quelque soit la configuration initiale du robot.