Dans les langages de programmation une exception apparait comme conséquence des limites qu'une mise en oeuvre introduit par rapport à un modèle idéal. Les structures de controle traditionnelles ne conviennent pas pour traiter ces cas limites, et sont secondées dans certains langages par un système spécifique de gestion des exceptions qui sépare le traitement des exceptions de l'algorithme principal. Nous analysons dans le contexte plus précis des langages à objets la forme que doit prendre un tel système et les contraintes qu'il doit satisfaire. Nous regardons en particulier les implications de la modularité, de l'héritage et de la conformité. Nous proposons ensuite un système de gestion des exceptions pour le langage Guide, langage à objets conçu pour la constructions d'applications réparties. Nous proposons des solutions aux problèmes de la cohérence des objets et de la concurrence. Ce travail a donné lieu à une mise en oeuvre sur le système Guide.

L'animation de scènes virtuelles en synthèse d'images est une technique maîtrisée, largement utilisée pour les effets spéciaux cinématographiques et les jeux vidéos. Elle se limite toutefois la plupart du temps à l'animation manuelle d'objets rigides. Cette thèse se propose de chercher à générer automatiquement les déformations d'un objet mou, qui plus est en temps-réel. L'application visée est la création d'un simulateur chirurgical d'opérations minimalement invasives destiné à terme à la formation des chirurgiens. Les méthodes actuelles ne permettent pas d'obtenir à la fois un réalisme visuel satisfaisant et une animation en temps-réel. Pour y parvenir nous avons utilisé les lois de l'élasticité linéaire qui garantissent le réalisme de l'animation et assurent qu'un même comportement de l'objet sera approché, quelle que soit la finesse de la discrétisation. Nous proposons alors une méthode de simulation multirésolution, qui adapte automatiquement en fonction de la simulation, pour chaque zone de l'objet, la précision des calculs pour obtenir un compromis entre une simulation grossière et très rapide ou au contraire une animation plus précise utilisant davantage de points. La partie de l'organe proche de l'outil manipulé par l'utilisateur sera ainsi animée avec une grande précision, qui diminuera dans les régions lointaines, moins importantes visuellement. Ces travaux ont abouti à la réalisation d'un prototype de simulateur chirurgical offrant une animation en temps-réel grâce à l'utilisation de la multirésolution. Le réalisme est accru par l'utilisation d'un dispositif à retour d'effort simulant la résistance de l'organe à la déformation, calculée grâce au modèle physique interne.

Notre cadre de réflexion nous amène à voir le Monde comme une installation. Cette installation permet, contraint, et guide l'activité des sujets. Elle est distribuée dans l'espace physique sous forme d'objets matériels ; dans l'espace mental sous forme de représentations, dans l'espace social sous forme d'institutions. C'est l'existence préalable de cette installation qui permet au sujet de réagir rapidement et de façon pertinente en situation : le sujet joue dans une pièce déjà préparée. Quand il interprète (et il faut prendre ici ce terme au sens théâtral), s'il improvise c'est le plus souvent en combinant des séquences d'interprétation déjà connues. Cette installation du Monde est naturellement le résultat historique d'une construction collective. Ses différentes formes (objets, représentations, institutions) sont liées, génétiquement et fonctionnellement. Notre modèle général, qui sera décrit dans la dernière section, met en lumière une détermination multiple des conduites ; il ne se substitue pas aux modèles existants, mais plutôt il les combine et les met en perspective. Dans ce cadre, nous explicitons les liens entre les aspects pragmatique (mobilisation dans l'action des représentations, en situation) et génétique (construction diachronique du système de représentations, en lien avec les pratiques et les objets). On trouvera en particulier ici rassemblés et mis en perspective divers modèles que nous avons développée au cours des 25 dernières années. On a également décrit les techniques de recueil et d'analyse des comportements que nous avons développés, et notamment l'analyse des processus, l'analyse lexicale et l'analyse des représentations à partir des dictionnaires et encyclopédies, la subcam (camera miniaturisée porte à hauteur de l'œil par le sujet et qui fournit une perspective située du point de vue du sujet), la réalité expérimentale (une méthode de conception participative en situation réelle qui permet de développer rapidement des systèmes sociotechniques complexes).

Les petits corps sont des clés pour comprendre notre système solaire. L'étude de cette population nous donne en effet accès aux informations sur l'état et sur la structure du système solaire primordial et du système solaire actuel, ainsi que sur son évolution et sur les processus de formation des planètes. Connaître la composition de surface des petits corps nous fournit des ingrédients et des proportions pour cette recette cosmique. Cette thèse, qui inclut l'étude des petits corps du système solaire interne et externe, est dédiée à la compréhension de la tendance compositionnelle des corps à travers le système solaire en utilisant des mesures photométriques et spectroscopiques. Je présente une classification (taxonomie) dans les longueurs d'ondes du visible et du proche infrarouge (de 0.4 à 2.4 µm), basée sur les données spectrales de 371 astéroïdes. Cette taxonomie comprend 24 classes qui chacune caractérise au mieux les variations spectrales observées parmi les petits corps du système solaire interne. De part la création de cette taxonomie, nous apprenons qu'en analysant les données dans les longueurs d'ondes du visible uniquement, il reste des incertitudes sur la forme de la bande d'absorption à 1 micron. Bien que la gamme de longueur d'onde du proche infrarouge soit excellente pour interpréter les données incluant les bandes diagnostiques à 1 et 2 microns, les complexes C et X des spectres sans fortes bandes paraissent plutôt dégénérés dans ce régime. J'analyse les couleurs photométriques des 23 objets trans-neptuniens (OTN) et Centaures, parmi lesquels neuf n'avaient jamais été observés précédemment, et je leur assigne une classe taxonomique. Je discute des objets qui ont soit changé de classe depuis les données préalables soit changé considérablement de magnitude absolue. De plus, j'interprète la composition de surfaces de trois petits corps du système solaire externe, l'objet couplé avec Jupiter (52872) Okyrhoe et les OTNs (90482) Orcus et (73480) 2002 PN34 en modélisant des mesures spectroscopiques dans les gammes du visible et du proche infrarouge. Les spectres révèlent des variations de quantité de glace d'eau à la surface de ces corps. Pour Orcus j'apporte des contraintes approximatives sur la présence de matériaux plus volatiles que la glace d'eau. Ensuite, je présente une recherche de l'éthane solide, C2H6, sur les surfaces de Pluton et de Triton. Celle-ci est basée sur les observations spectrales dans les longueurs d'ondes du proche infrarouge. Je modélise chaque surface en utilisant un modèle de transfert radiatif fondé sur la théorie de Hapke (Hapke, 1993) de trois manières : sans éthane, avec de l'éthane pur, et avec de l'éthane dilué dans de l'azote. La présence de moins de quelques pourcents d'éthane sur chaque corps ne permet pas d'exclure ce composant de Triton et Pluton, cependant il n'y a pas non plus de forte détection. Finalement, je reconsidère la connaissance actuelle de la distribution compositionnelle des matériaux de notre système solaire en fournissant une vue globale des petits corps. Je me concentre particulièrement sur la présence de l'eau dans toutes ses phases qui est pertinente surtout pour notre propre planète, la Terre, et la vie. Je compare brièvement la structure générale de notre système solaire aux autres disques d'accrétion, afin de mettre en perspective la vue détaillée mais cependant étroite de notre système solaire avec celle, plus large mais à basse résolution, des autres systèmes planétaires.

L'objectif de cette thèse est de concevoir un calcul d'objets permettant d'écrire des applications parallèles et distribuées, en particulier dans un cadre à grande échelle, tout en assurant de bonnes propriétés. Le calcul proposé s'intitule ASP : Asynchronous Sequential Processes. Les principales caractéristiques de ce calcul sont : des communications asynchrones, la présence de futurs et une exécution séquentielle dans chacun des processus. Ce calcul exhibe de fortes propriétés de confluence et de déterminisme. Cette thèse a donc aussi pour objectif de prouver de telles propriétés dans un cadre aussi général que possible. ASP est basé sur une répartition des objets en différentes activités disjointes. Une activité est un ensemble d'objets gérés par un unique processus. Les objets actifs sont des objets accessibles par des références globales/distantes. Ils communiquent à travers des appels de méthodes asynchrones avec un mécanisme de futurs. Un futur est une référence globale désignant un résultat qui n'est pas encore calculé. Cette thèse modélise ces différents aspects, leurs principales propriétés et les conséquences de ces mécanismes sur la notion de comportement déterministe des programmes. Le résultat principal consiste en une propriété de confluence et son application à l'identification d'un ensemble de programmes se comportant de façon déterministe. Du point de vue pratique, ASP peut aussi être considéré comme une modélisation de la librairie ProActive. Cette librairie fournit des outils pour développer des applications parallèles et distribuées en Java.

Dans la thèse nous présentons un cadre pour l'analyse statique de langages orientés objets qui tient compte des propriétés de modularité de ces langages. Il y a plusieurs défis à relever pour obtenir une analyse statique efficace de langages orientés objet. Tout d'abord, elle doit gérer les particularités de ces langages telles que l'héritage, le polymorphisme et la résolution de méthodes virtuelles. Deuxièmement, elle doit être modulaire. En fait, les programmes orientés objet typiques sont fait de plusieurs milliers de classes et une analyse monolithique du programmes complet peut être trop coûteuse pour être pratiquée. Troisièmement, la technologie orientée objet favorise la programmation par composants, en cela qu'un composant (une classe) est développée une fois pour toute et utilisée dans de nombreux contextes différents. Aussi, une analyse statique efficace doit pouvoir inférée des propriétés des composants valides pour toutes les instantiations possibles de contextes. Dans cette thèse, nous présentons une analyse qui relève les défis esquissés ci-dessus. En particulier, nous nous concentrons sur une analyse qui peut inférer des invariants de classe. Un invariant de classe est une propriété d'une classe valide pour chaque instanciation, avant et après l'exécution de n'importe quelle méthode de la classe. Notre analyse a plusieurs avantages. Elle est indépendante du langage, elle exploite la structure modulaire des langages orientés objet et elle gère les principales fonctionnalités de ces langages, à savoir l'héritage, le polymorphisme et l'encapsulation. Le cadre présenté dans cette thèse est très flexible. En particulier, il permet de régler finement l'analyse selon les trois axes orthogonaux suivants: - Domaine abstrait sous-jacent: une classe peut être analysée en utilisant soit un domaine abstrait générique soit un domaine abstrait symbolique de façon à obtenir une analyse plus efficace mais moins précise. - Gestion de l'héritage: une sous-classe peut être analysée soit directement, en expansant syntaxiquement la relation de sous-classe, soit indirectement, en utilisant l'invariant du parent afin d'éviter une explosion quadratique de la complexité. -Traitement des contextes d'instantiation: une classe peut être utilisée soit indépendamment du contexte, afin d'obtenir un résultat valable dans tous les contextes, soit en utilisant une approximation du contexte afin d'obtenir un résultat plus précis mais moins général.

Le modèle OFL (Open Flexible Languages) décrit et réifie le comportement des langages à objets à classes courants tels Java, C++ ou Eiffel et permet de modifier, d'adapter, ce comportement. Dans cette optique, les notions de classe --- généralisée sous le nom de "description" --- et de "relation entre descriptions" sont réifiées. Chaque langage est décrit sous la forme d'un ensemble de composants formé de types de description et de types de relation. Pour définir chaque composant, le méta-programmeur doit donner une valeur à un ensemble de paramètres qui décrivent la sémantique opérationnelle du composant. Par exemple, pour définir une nouvelle relation, il devra répondre aux questions : La relation définit-elle une utilisation ou une importation ? La relation permet-elle le polymorphisme ? Si oui, dans quel(s) sens ? Quelle est sa cardinalité maximale ? Peut-elle être circulaire, répétée ? Possède-t-elle une relation inverse ? Une fois ces types de description et de relation définis par le méta-programmeur, le programmeur est en mesure d'en faire usage pour la réalisation de son application. Le but du modèle OFL est d'aider à améliorer la qualité du code produit en donnant plus d'information et donc de précision sur les relations entre descriptions. Nous souhaitons de cette manière favoriser l'évolution et la maintenabilité des applications par l'intermédiaire d'une meilleure spécification, d'une documentation plus explicite, de contrôles automatiques plus pertinents, ... Il s'agit également d'offrir une plus grande souplesse au programmeur en lui permettant, par une phase de paramétrage ou de méta-programmation, de mieux adapter son langage de programmation de prédilection à ses besoins. L'objectif de cette thèse est de définir le modèle OFL et d'en présenter des exemples d'application.

Lorsqu'une base de connaissance est construite de manière incrémentale, le dernier ajout peut être contradictoire avec le contenu de la base. Or, l'objectif d'une base de connaissance est de modéliser un domaine et elle doit donc être consistante, c'est-à-dire admettre au moins un modèle. Pour ajouter une connaissance inconsistante avec la base, il faut donc modifier celle-ci afin de préserver sa consistance. Cette problématique se rapproche de celle de la révision dans les langages logiques, dont le principal inconvénient est la complexité qui ne permet pas l'implémentation. L'objectif est de définir une révision, dans le cadre des représentations de connaissance par objets, qui puisse être implémentée, notamment en tenant compte des particularités des langages de représentation par objets. Dans un premier temps, nous définissons formellement un langage d'objets : sa sémantique et un système déductif syntaxique correct et complet par rapport à la sémantique. De plus, nous définissons syntaxiquement l'inconsistance, ce qui permet de la détecter en se basant sur les propriétés de localité du langage. Contrairement aux langages logiques classiques, une inconsistance ne permet pas de tout déduire et reste donc localisée. Dans un second temps, nous définissons les bases révisées qui satisfont les postulats classiques de la révision, en particulier la minimalité, principe selon lequel il faut perdre le moins possible de connaissance. La minimalité peut s'interpréter intuitivement selon la relation d'ordre entre les classes. Cependant, elle est basée sur l'inclusion ensembliste et n'est pas un critère suffisant pour obtenir une unique base. Un algorithme, qui a été implémenté, propose donc toutes les bases révisées minimales suite à un ajout inconsistant ; il est interactif afin de maîtriser la complexité inhérente à la révision.

Le contrôle des accès concurrents à des données partagées et manipulées simultanément par plusieurs utilisateurs, ainsi que la reprise lors de pannes, sont des composantes essentielles de tout système de gestion de données actuel, notamment des bases de données. Nous mettons en évidence les limites inhérentes au critère le plus important du domaine : la commutativité des opérations sur les types de données abstraits. Ces limites nous confortent dans l'utilisation de techniques relativement simples dans les deux travaux ultérieurs. Ensuite, nous proposons une technique de contrôle de concurrence adaptée aux bases de données à objets car s'appuyant sur le graphe d'héritage. Cette proposition s'avère être une généralisation de la seule méthode implémentée : le protocole d'ORION. Combinant les limites théoriques de la commutativité à la notion de méthodes, qui encapsulent le comportement des objets, nous proposons une technique simple, et dans une large mesure suffisante, pour déterminer la commutativité entre méthodes. Cette dernière proposition combine les avantages de la technique précédente à ceux obtenus, involontairement, par la décomposition en première forme normale dans les bases de données relationnelles.

Je travaille sur la caractérisation d'objets enfouis en sous-sol proche ou profond avec deux partenaires principaux : le BRGM (Orléans) pour le cadre applicatif et des échanges de compétences; la Division de Mathématiques Appliquées (Patras , Grèce) pour les approches mathématiques des champs. Mes travaux se situent donc à l'interface de ces deux disciplines et consistent à fournir des modélisations pertinentes et robustes pour les réalités de terrain en jeu. Ils reposent tous sur des approximations dans le but d'obtenir des formulations analytiques des champs. Ce choix à pour objectif de réduire considérablement le temps de calcul numérique du problème de diffraction. Ceci assure un gain de temps lors de l'inversion de données pour localiser ou caractériser des amas. Les applications visées étant dans le domaine des basses fréquences, les modélisations traitent toujours de la forme ellipsoïdale. Les approches reposent sur les équations intégrales ou aux dérivées des champs auxquelles des développements asymptotiques (basse-fréquences ou petits objets) sont appliquées. Certaines approches sont à approfondir avant utilisation pour des données réelles, mais toutes ont été testées sur des données synthétiques obtenues avec des codes numériques lourds grâce à des collaborations.