Le centre de la Galaxie abrite un trou noir supermassif nommé Sgr A*. Grâce à l'instrument GRAVITY, les capacités de haute résolution angulaire du VLTI permettront pour la première fois l'observation directe de l'environnement immédiat d'un tel trou noir. Pour atteindre ce but astrophysique, il est nécessaire d'obtenir des observables interférométriques de grande précision et d'appliquer des techniques de reconstruction d'images. Dans ce contexte, j'ai pu dans une première partie de ma thèse, employer différentes méthodes d'imagerie interférométrique en infrarouge suite à l'observation de la supergéante rouge Alpha Orionis (Bételgeuse) avec l'interféromètre à trois télescopes IOTA. Ces travaux ont pu notamment conduire à la mise en évidence de structures asymétriques brillantes à la surface de l'étoile qui sont très probablement de nature convective.<br /><br />La précision des observables interférométriques conditionne la qualité de la reconstruction d'image. Dans une deuxième partie, j'ai pu pratiquer une étude des performances interférométriques simulées de GRAVITY afin d'estimer la précision sur les phases et visibilités qu'il délivrera. Afin d'optimiser les futures observations de GRAVITY, il est essentiel d'avoir une idée des caractéristiques spatiales et temporelles de son objectif scientifique majeur qu'est Sgr A*. Pour cela, j'ai pu finalement participer à une campagne d'observation multi-longueurs d'onde de l'environnement de ce trou noir. A cette occasion, j'ai utilisé le mode BURST du spectro-imageur VISIR pour obtenir une haute résolution angulaire et une grande sensibilité au rayonnement de Sgr A*. Ceci m'a conduit à obtenir une limite supérieure la plus basse jamais enregistrée à 8,6 microns. Autre fait marquant, ces observations ont révélé la présence d'un sursaut d'intensité lumineuse en proche infrarouge. Si le processus de rayonnement n'est pas encore parfaitement modélisé, ces observations tendent à confirmer que les sursauts tirent leur origine d'un mouvement orbital de matière à quelques rayons de Schwarzschild de Sgr A*.<br /><br />Grâce à sa précision astrométrique de 10 micro-secondes d'angle, correspondant à un rayon de Schwarzschild à la distance du Centre Galactique, GRAVITY sera en mesure de résoudre le mouvement orbital de ces spots de matière et de comprendre la nature d'un tel rayonnement. De plus, il permettra la mesure directe de la métrique d'espace-temps et l'étude de la relativité générale en champ fort.

Dans de nombreux domaines scientifiques ou techniques, la quantité et la complexité croissantes des connaissances manipulées rendent inadéquate l'utilisation de supports classiques tels que le papier. L'informatique peut apporter une réponse en proposant un cadre pour modéliser, gérer et exploiter ces connaissances : on parle alors de bases de connaissances. Pour la plupart des domaines, la connaissance n'est pas statique et immédiatement disponible mais est au contraire en constante évolution au fur et à mesure des découvertes. Dés lors, une base de connaissances est construite de manière incrémentale. Incrémentale veut dire que l'on commence par construire une petite base qui est enrichie petit à petit par l'acquisition de nouvelles connaissances. Cette construction est partagée puisque plusieurs personnes doivent pouvoir travailler simultanément sur cette base afin de la bâtir. Cette thèse aborde la problématique de la gestion des versions pour les bases de connaissances. Ses apports sont de deux ordres. Nous avons tout d'abord conçu et réalisé un système de gestion de versions de bases de connaissances. Par définition, une version reflète un état de l'évolution de la base, c'est-à-dire de l'ensemble des structures et des valeurs des connaissances contenues dans celle-ci (à un moment donné). Les versions aident ainsi à contrôler l'historique des changements effectués au cours de la construction de la base. Elles permettent également un éventuel retour en arrière. Finalement, les versions permettent la formulation de différentes hypothèses de recherche et la gestion de leur évolution parallèle au cours du temps. Nous avons également contribué à la conception de l'environnement de construction incrémentale et partagée de bases de connaissances et montré comment notre système de versions s'intègre au sein de cet environnement.

Cette these definit un modele de representation de connaissances adapte aux besoins des applications de CAO. Le modele propose, appele Shood, s'inspire de concepts issus des systemes de representation de connaissances et des langages orientes objet. Shood repond aux besoins de puissance de representation (aspects declaratifs), d'integration des outils de calcul (aspects proceduraux) et d'evolution des besoins (extensibilite) des applications de CAO. Dans Shood, la semantique des liens structurant la connaissance (heritage multiple, disjonction et instanciation multiple) est fondee sur des relations ensemblistes. Les attributs sont definis par des descripteurs qui peuvent etre enrichis. Les descripteurs de base permettent de typer les attributs (descripteur de type), de leur associer une methode de calcul automatique (descripteur d'inferences) et de restreindre leurs valeurs de fac,on procedurale (descripteur de contraintes). Les methodes Shood sont basees sur le concept de fonction generique. Un mecanisme de classification permet de choisir avec precision la methode la plus adaptee en fonction des valeurs des arguments en entree. Les methodes peuvent etre reutilisees grace aux mecanismes de specialisation declarative et procedurale. L'extension du modele est possible grace a sa definition reflexive: les concepts de Shood sont definis en termes d'eux-memes grace a un niveau meta.

Nous nous intéressons au problème du dimensionnement et du placement optimal de locaux sur une surface donnée (on trouve aussi allocation spatiale), de type logements familiaux, bureaux ou équipements collectifs... Nous présentons une nouvelle approche de logiciel de CAO en architecture qui part de l'expression du besoin fonctionnel en termes de contraintes sur les locaux. La grande originalité de ce travail est de proposer un modèle de placement a trois niveaux : fonctionnel, topologique et numérique. Dans une seconde étape, le logiciel ARCHiPLAN que nous avons développé, énumère toutes les solutions topologiquement différentes, sans présumer pour autant de dimensions finales précises. Ces solutions correspondent à l'étape d'esquisses qu'effectue un architecte en phase de conception préliminaire a partir du cahier des charges fonctionnel (programme). L'architecte peut ensuite « naviguer » dans cet espace de solutions topologiques, en faible nombre, et en choisir certaines pour une étude plus poussée. Pour chaque solution topologique, la meilleure solution dimensionnelle est trouvée au regard de critères de coûts, de surfaces utiles, de trame ou autres. Cette approche, qui combine la programmation orientée objet et les techniques de programmation par contraintes, a l'avantage d'éviter le problème récurrent de l'explosion combinatoire grâce a ce modèle a trois niveaux, tout en se rapprochant de la pratique du concepteur du domaine par une méthode fonctionnelle et progressive. Le logiciel ARCHiPLAN a prouve sa robustesse, sa pertinence et sa souplesse en conception ainsi que sa rapidite sur de nombreux exemples.

Aujourd'hui, la Formation Ouverte et A Distance (FOAD) est de plus en plus répandue aussi bien dans les institutions publiques que privées, mais elle est loin de représenter une méthode d'apprentissage utilisée par tous. Un moyen de faciliter et d'encourager la conception de cursus pédagogiques par les éducateurs est de mettre à leur disposition une masse importante d'objets pédagogiques de natures variées tant au niveau des domaines d'apprentissage visés que du type de supports numériques utilisés, ainsi que de la langue dans laquelle ils sont produits.<br />Nos travaux exposent les capacités d'un Environnement Informatique pour l'Apprentissage Humain (EIAH) à fournir deux services complémentaires qui conduisent à la virtualisation des ressources pédagogiques : une vue unique d'un ensemble de ressources pédagogiques renfermées dans des viviers de connaissance distincts, et un accès facilité à celles-ci à travers les plates-formes d'apprentissage. Nous présentons une architecture ouverte basée sur des standards de l'e-formation établis ou en cours d'élaboration, et qui assure l'intégration des services énoncés ci-dessus au sein d'un EIAH. Nous présentons deux expérimentations déployées au sein de contextes différents qui valident notre approche et qui favorisent ainsi le partage et la réutilisation des objets pédagogiques.<br />La seconde partie de nos travaux porte sur la supervision des ressources, systèmes informatiques et utilisateurs impliqués dans le processus de virtualisation afin de faciliter aux éducateurs la recherche de matériel pédagogique pertinent pour leur contexte parmi le nombre considérable de ressources offertes par la fédération des viviers de connaissance. Nous présentons un modèle d'information décrivant les entités précitées et qui constitue une extension de CIM (Common Information Model) pour l'EIAH, ainsi qu'une infrastructure de supervision composée d'agents de gestion, d'un fournisseur de données, d'un gestionnaire centralisé et d'une application graphique de gestion. Nous appliquons ensuite cette infrastructure au sein de notre EIAH et de l'outil de recherche et d'indexation d'objets pédagogiques de la fondation ARIADNE. Enfin, nous exposons comment les informations statistiques recueillies peuvent être exploitées pour présenter aux concepteurs de cursus pédagogiques des ressources de qualité.

Nous nous intéressons à la modélisation des mouvements de foule causés par des situations d'évacuation d'urgence. L'objectif de cette thèse est de proposer un modèle mathématique et une méthode numérique de gestion des contacts, afin de traiter les interactions locales entre les personnes pour finalement mieux rendre compte de la dynamique globale du trafic piétonnier. Nous proposons un modèle microscopique de mouvements de foule reposant sur deux principes. D'une part, chaque personne a une vitesse souhaitée, celle qu'elle aurait en l'absence des autres. D'autre part, la vitesse réelle des individus prend en compte une certaine contrainte d'encombrement maximal. En précisant le lien entre ces deux vitesses, le problème d'évolution prend la forme d'une inclusion différentielle du premier ordre. Son caractère bien posé est démontré en utilisant des résultats sur les processus de rafle par des ensembles uniformément prox-réguliers. Ensuite, nous présentons un schéma numérique et démontrons sa convergence. Pour calculer une vitesse souhaitée particulière (celle dirigée par le plus court chemin évitant les obstacles), nous présentons une programmation orientée objet ayant pour but de simuler l'évacuation d'une structure de plusieurs étages présentant une géométrie quelconque. Nous finissons avec d'autres choix de vitesse souhaitée (par exemple, en ajoutant des stratégies individuelles) et présentons les résultats numériques associés. Ces simulations numériques permettent de retrouver certains phénomènes observés lors de déplacements piétonniers.

Les modèles de connaissances à objets (MCO) souffrent d'une surcharge dans l'utilisation de leur langage de représentation associé. Si ce langage a pour objectif d'être adapté à la représentation informatique d'un domaine d'application, nous montrons qu'il n'est pas pertinent de l'utiliser pour définir des structures de données, certes utiles pour la représentation du domaine, mais dépourvues de signification directe dans ce domaine (ex. une matrice dans le domaine de l'astronomie). Cette thèse propose un système de types à deux niveaux, appelé METÈO. Le premier niveau de METÈO est un langage pour l'implémentation de types abstraits de données (ADT) qui sont nécessaires à la description minimale des éléments pertinents du domaine d'application. Ainsi, METÈO libère le langage de représentation d'une tâche à laquelle il n'a pas à s'adapter. Le second niveau de METÈO traite de l'affinement des ADT opéré dans la description des objets de représentation. Nous rappelons les deux interprétations des objets de représentation: l'intension d'un objet est une tentative de description de ce que cet objet dénote dans le domaine d'application: son extension. L'équivalence généralement admise entre ces deux aspects de l'objet est une illusion, et contribue de plus à annihiler une des véritables finalités d'un modèle de connaissances: aider une caractérisation des plus précises d'un domaine d'application. Ainsi, les types du second niveau de METÈO s'attachent à la représentation et la manipulation des intensions des objets, indépendamment de leurs extensions. L'interprétation en extension des objets est effectuée par l'utilisateur, METÈO gère en interne les descriptions de ces objets alors dénuées de leur signification, et le MCO peut alors se concentrer sur la coopération entre ces deux aspects des objets, considérés non-équivalents dans cette étude. METÈO contribue ainsi à clarifier le rôle de chaque partenaire impliqué dans la construction et l'exploitation d'une base de connaissances. Plus généralement, METÈO jette un pont entre les spécificités des MCO et les techniques usuelles de programmation de structures de données manipulables. Un prototype de METÈO a été développé pour un couplage avec le MCO TROPES

Dans les modèles à objets distinguant la notion de classe (ensemble d'individus) de celle d'instance (individu particulier), la classe peut jouer deux rôles fondamentalement différents. Les modèles qui mettent en œuvre des mécanismes de classification d'instances, présentent la classe comme une unité d'identification caractérisant les propriétés que doivent posséder toutes ses instances. Ces propriétés sont alors utilisées pour établir l'appartenance d'une instance à une classe. D'autres modèles utilisent la classe comme unité de construction, ou de gestion, d'instances. Ils laissent alors toutes libertés dans la description de la classe pour introduire des informations procédurales qui sont utilisées pour modifier ou compléter une instance qui lui a été explicitement rattachée. Notre travail consiste à mettre en place un mécanisme capable de trouver les différentes solutions que peut proposer une hiérarchie de classes à un problème de construction d'instance. Schématiquement, un tel problème se caractérise par la donnée d'une instance pour laquelle subsistent des possibilités de raffinement dans la hiérarchie de classes et dont la valeur de certains attributs reste inconnue. La solution proposée prend place dans un modèle à objets, appelé TROPES, défini pour accueillir un raisonnement classificatoire. La mise en place du mécanisme de construction d'instance par exploration d'une hiérarchie est assurée par un système, dit d'assistance hypothétique, couplé au système TROPES. Ce système d'assistance est chargé de produire et de gérer les hypothèses permettant de prolonger l'exploration d'une hiérarchie de classes au delà des limites atteintes par la classification d'instances. Les différentes combinaisons d'hypothèses pouvant ainsi être formées sont validées par TROPES sur des versions différentes de l'instance. Lorsque le mécanisme est appliqué à un objet composite, le partage de valeurs d'attributs entre composants et composite permet la propagation du processus de construction du composite vers les composants

Pour permettre à de multiples acteurs de concevoir, réaliser, partager et améliorer un objet pédagogique (OP) spécifique en utilisant un vivier de connaissances qui stocke et indexe ses évolutions successives, une représentation des différentes étapes suivies par un OP et ses métadonnées au cours de son cycle de vie doit être établie. Différentes initiatives internationales traitant de ce problème sont étudiées et permettent de relever des différences significatives dans la terminologie utilisée et le séquencement des étapes. Nous en déduisons une représentation générique qui peut être appliquée dans n'importe quelle situation. L'étude des standards de la formation en ligne qui traitent de la description des OP permettent de suggérer des éléments de métadonnées et des vocabulaires complémentaires pour une prise en compte de notre représentation générique. Des mécanismes de propagation, d'extraction et de génération de métadonnées sont mis en place pour faciliter l'indexation. Plusieurs services sont proposés pour suivre le cycle de vie :<br />- une représentation des relations qui utilise des techniques de visualisation de l'information pour rechercher des OP et fournir aux utilisateurs une vue générale de la progression de la production ;<br />- un service de gestion des commentaires qui offre aux enseignants et aux apprenants l'opportunité d'exploiter, d'exprimer et de partager des évaluations et des suggestions d'utilisation d'OP dans le système adéquat au moment où elles sont pertinentes ;<br />- un service de gestion des évolutions qui sensibilise les enseignants et les responsables de cours aux divergences qui apparaissent entre les OP importés dans les plates-formes pédagogiques et leurs évolutions et dépendances qui sont stockées dans des viviers hétérogènes.<br />Cette approche, basée sur des objets pédagogiques de forte granularité, a été expérimentée au sein du campus numérique International E-Mi@ge.

Le cadre général de ce travail est l'étude de la représentation et la reconstruction de surfaces tridimensionnelles d'objets non polyédriques, lorsqu'ils sont observes avec des systèmes de vision passifs. Cette thèse est plus spécialement consacrée a la reconstruction de surfaces tridimensionnelles en utilisant des surfaces b-splines, a partir de l'observation du mouvement des contours occultant, dans une séquence d'images calibrées. Nous présentons plusieurs résultats auxquels nous avons abouti : premièrement, nous introduisons un algorithme pyramidal de suivi de contours courbes et la correction des anomalies de contours dans une sequence d'images. Deuxièmement, une methode originale de reconstruction de surfaces b-splines tridimensionnelles est développée a partir d'une séquence d'images calibrées. Finalement, nous proposons une approche de raccordement de différentes surfaces b-splines reconstruites en utilisant le maillage triangulaire et l'interpolation de surfaces. Des résultats sur des données synthétiques et des données réelles sont présentés. Les applications potentielles de ce travail sont très nombreuses dans le cadre des problèmes de modélisation d'objets non polyédriques dans une séquence d'images calibrées