On donnera des conditions suffisantes pour qu'une sous variété $C^{\omega}$ (resp. $C^{\infty}$), totalement réelle, complexe-tangentielle, de dimension (n − 1) dans le bord bD d'un domaine D faiblement pseudoconvexe dans $\C^n$ et à bord $C^{\omega}$ (resp. $C^\infty$), soit un ensemble localement pic pour la classe $\mathcal{O}$ (resp. $A^{\infty$}).<br />Ensuite, on donnera des résultats sur les ensembles localement d'interpolations pour la classe $A^{\infty}$.<br />Quant à la classe \mathcal{O}$, nous avons généralisé les travaux de L. Boutet de Monvel et A. Iordan concernant la caractérisation des courbes pics dans les bords faiblement pseudoconvexes de $\C^2$. Quant<br />à la classe $A^{\infty}$, nous étendrons les résultats obtenus pour la classe $\mathcal{O}$ en utilisant les méthodes de construction faite par M. Hakim et N. Sibony dans le cas des ensembles pics dans les domaines strictement pseudoconvexes. Finalement, on donnera des conséquences pour le multitype de D. Catlin de nos conditions suffisantes. <br />La difficulté principale de nos travaux est que dans les dimensions supérieures la géométrie complexe<br />du bord d'un domaine a une structure non-isotrope. Les nombres caractéristiques de cette anisotropie<br />se traduisent par un calcul délicat sur des polynômes à poids. Il s'avère aussi que ces nombres ont<br />un lien direct avec le multitype des points du bord le long de la sous variété.

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<p> Techniques from algebra and matrix theory are employed to study the total progeny of a multitype branching process from the point of probability generating functions. A result for the total progeny of different types of individuals having identical offspring distribution is developed, which extends the classic Dwass formula from single case to multitype case. An example with Poisson distributed offspring having different distributions of children is given to illustrate that total progeny does not preserve similar structure as Dwass' formula in general.</p> / Thesis / Master of Science (MSc)

Cette thèse est principalement consacrée à l’étude de quelques caractéristiques d’une population à plusieurs types d’individus qui évolue selon un modèle de branchement multi-type au cours du temps. Autrement dit,chaque individu vit un certain temps et donne naissance, à la fin de sa vie, à un nombre aléatoire d’individus, suivant une loi de probabilité qui ne dépend que de son type, indépendamment des autres individus. Plus précisément, nous nous intéressons aux aspects statistiques des mutations et des individus ayant une progéniture donnée dans la population en question.Les problèmes d’énumération de forêts multi-types constituent également une motivation de ce travail de thèse. / This thesis is devoted to the study of some characteristics of a population consisting of individuals of several types which evolve according to a multitype branching model. In other words, each individual lives a certain time and gives birth to a random number of individuals at the end of its life, following a probability law which depends only on the individual’s type, independently of the others individuals. More precisely, we are interested in in the statistical aspects of mutations and the individuals having a given offspring in the population of interest. The problems of enumeration of multitype forests also form a motivation of this thesis’s work.

A multitype Dawson-Watanabe process is conditioned, in subcritical and critical cases, on non-extinction in the remote future. On every finite time interval, its distribution is absolutely continuous with respect to the law of the unconditioned process. A martingale problem characterization is also given. Several results on the long time behavior of the conditioned mass process - the conditioned multitype Feller branching diffusion - are then proved. The general case is first considered, where the mutation matrix which models the interaction between the types, is irreducible. Several two-type models with decomposable mutation matrices are analyzed too .

The aim of this thesis is to introduce the family of A5 algorithm which is used in data encryption and decryption in GSM phones. It is focused on real time cryptanalysis of the stream cipher A5/1. It describes in detail the known plaintext attack published by A. Biryukov, A. Shamir and D. Wagner. Both the attack and the cipher are implemented. The implementation proves that the preprocessing stage of the attack is very time consuming, but the actual attack can be carried out in real time on a single PC. Then the problem of finding a good statistical model for the process of generating tree of predecessors of internal states of A5/1 is studied. We present reasons why the singletype Galton-Watson process is not suitable for the problem and introduce a multitype Galton-Watson process and a macro process. The models are applied to the process of generating predecessors and their predictions are compared with experimental data.

This thesis is concerned with the issue of extinction of populations composed of different types of individuals, and their behavior before extinction and in case of a very late extinction. We approach this question firstly from a strictly probabilistic viewpoint, and secondly from the standpoint of risk analysis related to the extinction of a particular model of population dynamics. In this context we propose several statistical tools. The population size is modeled by a branching process, which is either a continuous-time multitype Bienaymé-Galton-Watson process (BGWc), or its continuous-state counterpart, the multitype Feller diffusion process. We are interested in different kinds of conditioning on non-extinction, and in the associated equilibrium states. These ways of conditioning have been widely studied in the monotype case. However the literature on multitype processes is much less extensive, and there is no systematic work establishing connections between the results for BGWc processes and those for Feller diffusion processes. In the first part of this thesis, we investigate the behavior of the population before its extinction by conditioning the associated branching process X_t on non-extinction (X_t≠0), or more generally on non-extinction in a near future 0≤θ<∞ (X_{t+θ}≠0), and by letting t tend to infinity. We prove the result, new in the multitype framework and for θ>0, that this limit exists and is non-degenerate. This reflects a stationary behavior for the dynamics of the population conditioned on non-extinction, and provides a generalization of the so-called Yaglom limit, corresponding to the case θ=0. In a second step we study the behavior of the population in case of a very late extinction, obtained as the limit when θ tends to infinity of the process conditioned by X_{t+θ}≠0. The resulting conditioned process is a known object in the monotype case (sometimes referred to as Q-process), and has also been studied when X_t is a multitype Feller diffusion process. We investigate the not yet considered case where X_t is a multitype BGWc process and prove the existence of the associated Q-process. In addition, we examine its properties, including the asymptotic ones, and propose several interpretations of the process. Finally, we are interested in interchanging the limits in t and θ, as well as in the not yet studied commutativity of these limits with respect to the high-density-type relationship between BGWc processes and Feller processes. We prove an original and exhaustive list of all possible exchanges of limit (long-time limit in t, increasing delay of extinction θ, diffusion limit). The second part of this work is devoted to the risk analysis related both to the extinction of a population and to its very late extinction. We consider a branching population model (arising notably in the epidemiological context) for which a parameter related to the first moments of the offspring distribution is unknown. We build several estimators adapted to different stages of evolution of the population (phase growth, decay phase, and decay phase when extinction is expected very late), and prove moreover their asymptotic properties (consistency, normality). In particular, we build a least squares estimator adapted to the Q-process, allowing a prediction of the population development in the case of a very late extinction. This would correspond to the best or to the worst-case scenario, depending on whether the population is threatened or invasive. These tools enable us to study the extinction phase of the Bovine Spongiform Encephalopathy epidemic in Great Britain, for which we estimate the infection parameter corresponding to a possible source of horizontal infection persisting after the removal in 1988 of the major route of infection (meat and bone meal). This allows us to predict the evolution of the spread of the disease, including the year of extinction, the number of future cases and the number of infected animals. In particular, we produce a very fine analysis of the evolution of the epidemic in the unlikely event of a very late extinction. / Diese Arbeit befasst sich mit der Frage des Aussterbens von Populationen verschiedener Typen von Individuen. Uns interessiert das Verhalten vor dem Aussterben sowie insbesondere im Falle eines sehr späten Aussterbens. Wir untersuchen diese Fragestellung zum einen von einer rein wahrscheinlichkeitstheoretischen Sicht und zum anderen vom Standpunkt der Risikoanalyse aus, welche im Zusammenhang mit dem Aussterben eines bestimmten Modells der Populationsdynamik steht. In diesem Kontext schlagen wir mehrere statistische Werkzeuge vor. Die Populationsgröße wird entweder durch einen zeitkontinuierlichen mehrtyp-Bienaymé-Galton-Watson Verzweigungsprozess (BGWc) oder durch sein Analogon mit kontinuierlichem Zustandsraum, den Feller Diffusionsprozess, modelliert. Wir interessieren uns für die unterschiedlichen Arten auf Überleben zu bedingen sowie für die hierbei auftretenden Gleichgewichtszustände. Diese Bedingungen wurden bereits weitreichend im Falle eines einzelnen Typen studiert. Im Kontext von mehrtyp-Verzweigungsprozessen hingegen ist die Literatur weniger umfangreich und es gibt keine systematischen Arbeiten, welche die Ergebnisse von BGWc Prozessen mit denen der Feller Diffusionsprozesse verbinden. Wir versuchen hiermit diese Lücke zu schliessen. Im ersten Teil dieser Arbeit untersuchen wir das Verhalten von Populationen vor ihrem Aussterben, indem wir das zeitasymptotysche Verhalten des auf Überleben bedingten zugehörigen Verzweigungsprozesses (X_t|X_t≠0)_t betrachten (oder allgemeiner auf Überleben in naher Zukunft 0≤θ<∞, (X_t|X_{t+θ}≠0)_t). Wir beweisen das Ergebnis, neuartig im mehrtypen Rahmen und für θ>0, dass dieser Grenzwert existiert und nicht-degeneriert ist. Dies spiegelt ein stationäres Verhalten für auf Überleben bedingte Bevölkerungsdynamiken wider und liefert eine Verallgemeinerung des sogenannten Yaglom Grenzwertes (welcher dem Fall θ=0 entspricht). In einem zweiten Schritt studieren wir das Verhalten der Populationen im Falle eines sehr späten Aussterbens, welches wir durch den Grenzübergang auf θ→∞ erhalten. Der resultierende Grenzwertprozess ist ein bekanntes Objekt im eintypen Fall (oftmals als Q-Prozess bezeichnet) und wurde ebenfalls im Fall von mehrtyp-Feller-Diffusionsprozessen studiert. Wir untersuchen den bisher nicht betrachteten Fall, in dem X_t ein mehrtyp-BGWc Prozess ist und beweisen die Existenz des zugehörigen Q-Prozesses. Darüber hinaus untersuchen wir seine Eigenschaften einschließlich der asymptotischen und weisen auf mehrere Auslegungen hin. Schließlich interessieren wir uns für die Austauschbarkeit der Grenzwerte in t und θ, und die Vertauschbarkeit dieser Grenzwerte in Bezug auf die Beziehung zwischen BGWc und Feller Prozessen. Wir beweisen die Durchführbarkeit aller möglichen Grenzwertvertauschungen (Langzeitverhalten, wachsende Aussterbeverzögerung, Diffusionslimit). Der zweite Teil dieser Arbeit ist der Risikoanalyse in Bezug auf das Aussterben und das sehr späte Aussterben von Populationen gewidmet. Wir untersuchen ein Modell einer verzweigten Bevölkerung (welches vor allem im epidemiologischen Rahmen erscheint), für welche ein Parameter der Reproduktionsverteilung unbekannt ist. Wir konstruieren Schätzer, die an die jeweiligen Stufen der Evolution adaptiert sind (Wachstumsphase, Verfallphase sowie die Verfallphase, wenn das Aussterben sehr spät erwartet wird), und beweisen zudem deren asymptotische Eigenschaften (Konsistenz, Normalverteiltheit). Im Besonderen bauen wir einen für Q-Prozesse adaptierten kleinste-Quadrate-Schätzer, der eine Vorhersage der Bevölkerungsentwicklung im Fall eines sehr späten Aussterbens erlaubt. Dies entspricht dem Best- oder Worst-Case-Szenario, abhängig davon, ob die Bevölkerung bedroht oder invasiv ist. Diese Instrumente ermöglichen uns die Betrachtung der Aussterbensphase der Bovinen spongiformen Enzephalopathie Epidemie in Großbritannien. Wir schätzen den Infektionsparameter in Bezug auf mögliche bestehende Quellen der horizontalen Infektion nach der Beseitigung des primären Infektionsweges (Tiermehl) im Jahr 1988. Dies ermöglicht uns eine Vorhersage des Verlaufes der Krankheit inklusive des Jahres des Aussterbens, der Anzahl von zukünftigen Fällen sowie der Anzahl infizierter Tiere. Insbesondere ermöglicht es uns die Erstellung einer sehr detaillierten Analyse des Epidemieverlaufs im unwahrscheinlichen Fall eines sehr späten Aussterbens.

La plupart des modèles mathématiques introduits dans la littérature biologique décrivant des phénomènes spatiaux de populations en interaction consistent en des systèmes d'équations différentielles ordinaires obtenues sous des hypothèses de dispersion globale, excluant par conséquent toute structure spatiale. Les systèmes de particules, au contraire, sont des processus de Markov d'espace d'états $F^S$ où $F$ est un ensemble fini de couleurs et $S$ est une structure spatiale, typiquement $\Z^d$. Ils sont en ce sens parfaitement adaptés à l'étude des conséquences de l'inclusion d'une structure spatiale sous forme d'interactions locales. Nous étudions les propriétés mathématiques (mesures stationnaires, géométrie des configurations, transitions de phases) de différents systèmes de particules multicolores définis sur $\Z^d$. Chacun de ces systèmes est déstiné à modéliser les interactions locales au sein d'une communauté de populations structurée spatialement. Plus précisément, les processus biologiques étudiés sont la succession écologique, l'allélopathie ou compétition entre une espèce inhibitrice et une espèce sensible, les interactions multispécifiques hôtes-symbiontes, et les migrations continues de gènes des cultures transgéniques par pollinisation en milieu hétérogène. Les techniques mathématiques sont purement probabilistes, incluant le couplage, la dualité, les arguments multi-échelle, la percolation orientée, les propriétés asymptôtiques des marches aléatoires, ou encore les estimations de grandes déviations.

In recent years, progress has been made regarding the use of tactile devices such as belts and helmets for navigational tasks. As most of the devices and solutions so far have focused on presenting one type of information at a time, the potential for tactile devices for simultaneous multiple tasks have yet to be properly explored. Based on such research, this study investigates various methods of presenting multiple simultaneous information using a vibrotactile head-mounted device for navigational tasks in a virtual space. The goal is to determine if it is possible to effectively present various simultaneous navigational information with vibrotactile feedback in a virtual space, and if so, determine guidelines for doing so while avoiding cognitive overload. Using a tactile head-mounted device known as the Perman Helmet various functions related to several navigational tasks in a virtual space were developed. These tasks were collision avoidance, object search and compass orientation. First a test was conducted to determine the most suitable solution for each given task. For each task three different types of solutions were developed, tested, and evaluated in an appropriate testing scenario. Afterwards, a second test was conducted to determine guidelines for how to combine those various solutions to present as much information as possible while avoiding cognitive overload. A new testing environment was created that incorporated all three tasks and various combination of the solutions were tested, along with two special configurations to test other factors. The results from the experiments shows that using several simultaneous vibrotactile signals representing different types of information is feasible and practical with at least 3 different types of signals. Furthermore, various types approaches and combinations have been considered and compared. Based on these findings, several guidelines when developing systems informing a user with multiple vibrotactile feedback signals have been proposed. These findings could help hasten the development of commercial and industrial multiuse vibrotactile devices, making it a relevant field of study. / Under senare år har en rad framsteg gjorts i utveckling av haptiska enheter så som bälten och hjälmar för navigation. Då fokus har legat på att en enhet ska lösa ett specifikt problem saknas det ordentlig utredning av haptiska enheters potential att hantera flera uppgifter simultant. Baserat på tidigare forskning utforskas det i denna rapport olika metoder att presentera multipla simultana informationsflöden via en vibrotaktil huvudmonterad enhet i syfte att navigera en virutell miljö. Baserat på om dessa metoder kan användas effektivt utan att överbelasta en användare tas därefter riktlinjer för sådana system fram. Med hjälp av en taktil huvudmonterad enhet kallad Perman Hjälmen togs en rad funktioner ämnade för att navigera i en virtuell rymd fram. Dessa funktioner var kollisionsförebyggande system, målsökning samt kompassorientering. För varje funktion togs tre olika lösningar fram och utvärderades i en lämplig miljö. Efteråt utfördes ett andra experiment för att ta fram riktlinjer för hur olika lösningar för olika uppgifter bör kombineras för att presentera maximal mängd information utan att överbelasta användare. En ny anpassad testmiljö utvecklades och olika kombinationer av lösningar till de olika uppgifterna utvärderades. Även två specialkonfigurationer togs fram för att testa specifika faktorer. Resultaten från experimenten visade att använda flera simultana vibrotaktila informationsflöden var praktiskt möjligt med åtminstone tre distinkta typer av flöden. Utöver detta har olika tillvägagångssätt och kombinationer övervägts och jämförts. Baserat på detta har flera riktlinjer tagits fram för utveckling och vidareforskning av system med multipla simultana vibrotaktila informationsflöden. Dessa slutsatser kan komma att bidra till vidareutveckling av framtida kommersiella och industrianpassade vibrotaktila enheter, vilket gör detta ett relevant forskningsområde.

Cette thèse s'articule autour de la problématique de l'extinction de populations comportant différents types d'individus, et plus particulièrement de leur comportement avant extinction et/ou en cas d'une extinction très tardive. Nous étudions cette question d'un point de vue strictement probabiliste, puis du point de vue de l'analyse des risques liés à l'extinction pour un modèle particulier de dynamique de population, et proposons plusieurs outils statistiques. La taille de la population est modélisée soit par un processus de branchement de type Bienaymé-Galton-Watson à temps continu multitype (BGWc), soit par son équivalent dans un espace de valeurs continu, le processus de diffusion de Feller multitype. Nous nous intéressons à différents types de conditionnement à la non-extinction, et aux états d'équilibre associés. Ces conditionnements ont déjà été largement étudiés dans le cas monotype. Cependant la littérature relative aux processus multitypes est beaucoup moins riche, et il n'existe pas de travail systématique établissant des connexions entre les résultats concernant les processus BGWc et ceux concernant les processus de diffusion de Feller. Nous nous y sommes attelés. Dans la première partie de cette thèse, nous nous intéressons au comportement de la population avant son extinction, en conditionnant le processus de branchement X_t à la non-extinction (X_t≠0), ou plus généralement à la non-extinction dans un futur proche 0≤θ<∞ (X_{t+θ}≠0), et en faisant tendre t vers l'infini. Nous prouvons le résultat, nouveau dans le cadre multitype et pour θ>0, que cette limite existe et est non-dégénérée, traduisant ainsi un comportement stationnaire pour la dynamique de la population conditionnée à la non-extinction, et offrant une généralisation de la limite dite de Yaglom (correspondant au cas θ=0). Nous étudions dans un second temps le comportement de la population en cas d'une extinction très tardive, obtenu comme limite lorsque θ tends vers l'infini du processus X_t conditionné par X_{t+θ}≠0. Le processus conditionné ainsi obtenu est un objet connu dans le cadre monotype (parfois dénommé Q-processus), et a également été étudié lorsque le processus X_t est un processus de diffusion de Feller multitype. Nous examinons le cas encore non considéré où X_t est un BGWc multitype, prouvons l'existence du Q-processus associé, examinons ses propriétés, notamment asymptotiques, et en proposons plusieurs interprétations. Enfin, nous nous intéressons aux échanges de limites en t et en θ, ainsi qu'à la commutativité encore non étudiée de ces limites vis-à-vis de la relation de type grande densité reliant processus BGWc et processus de Feller. Nous prouvons ainsi une liste exhaustive et originale de tous les échanges de limites possibles (limite en temps t, retard de l'extinction θ, limite de diffusion). La deuxième partie de ce travail est consacrée à l'analyse des risques liés à l'extinction d'une population et à son extinction tardive. Nous considérons un certain modèle de population branchante (apparaissant notamment dans un contexte épidémiologique) pour lequel un paramètre lié aux premiers moments de la loi de reproduction est inconnu, et construisons plusieurs estimateurs adaptés à différentes phases de l'évolution de la population (phase de croissance, phase de décroissance, phase de décroissance lorsque l'extinction est supposée tardive), prouvant de plus leurs propriétés asymptotiques (consistance, normalité). En particulier, nous construisons un estimateur des moindres carrés adapté au Q-processus, permettant ainsi une prédiction de l'évolution de la population dans le meilleur ou le pire des cas (selon que la population est menacée ou au contraire invasive), à savoir celui d'une extinction tardive. Ces outils nous permettent d'étudier la phase d'extinction de l'épidémie d'Encéphalopathie Spongiforme Bovine en Grande-Bretagne, pour laquelle nous estimons le paramètre d'infection correspondant à une possible source d'infection horizontale persistant après la suppression en 1988 de la voie principale d'infection (farines animales). Cela nous permet de prédire l'évolution de la propagation de la maladie, notamment l'année d'extinction, le nombre de cas à venir et le nombre d'animaux infectés, et en particulier de produire une analyse très fine de l'évolution de l'épidémie dans le cas peu probable d'une extinction très tardive.