L'énergie éolienne connaît un développement considérable en Europe. Pourtant, le caractère intermittent de cette énergie renouvelable introduit des difficultés pour la gestion du réseau électrique. De plus, dans le cadre de la dérégulation des marchés de l'électricité, l'énergie éolienne est pénalisée par rapport aux moyens de production contrôlables. La prédiction de la production éolienne à des horizons de 2-3 jours aide l'intégration de cette énergie. Ces prédictions consistent en une seule valeur par horizon, qui correspond à la production la plus probable. Cette information n'est pas suffisante pour définir des stratégies de commerce ou de gestion optimales. C'est pour cela que notre travail se concentre sur l'incertitude des prédictions éoliennes. Les caractéristiques de cette incertitude sont décrites à travers une analyse des performances de certains modèles de l'état de l'art, et en soulignant l'influence de certaines variables sur les moments des distributions d'erreurs de prédiction. Ensuite, nous décrivons une méthode générique pour l'estimation d'intervalles de prédiction. Il s'agit d'une méthode statistique nonparamétrique qui utilise des concepts de logique floue pour intégrer l'expertise acquise concernant les caractéristiques de cette incertitude. En estimant plusieurs intervalles à la fois, on obtient alors des prédictions probabilistes sous forme de densité de probabilité de production éolienne pour chaque horizon. La méthode est évaluée en terme de fiabilité, finesse et résolution. En parallèle, nous explorons la possibilité d'utiliser des prédictions ensemblistes pour fournir des 'prévisions d'erreur'. Ces prédictions ensemblistes sont obtenues soit en convertissant des prévisions météorologiques ensemblistes (fournies par ECMWF ou NCEP), soit en appliquant une approche de décalage temporel. Nous proposons une définition d'indices de risque, qui reflètent la dispersion des ensembles pour un ou plusieurs horizons consécutifs. Une relation probabiliste entre ces indices de risque et le niveau d'erreur de prédiction est établie. Dans une dernière partie, nous considérons la participation de l'énergie éolienne dans les marchés de l'électricité afin de démontrer la valeur de l'information 'incertitude'. Nous expliquons comment définir des stratégies de participation à ces bourses de l'électricité avec des prédictions déterministes ou probabilistes. Les bénéfices résultant d'une estimation de l'incertitude des prédictions éoliennes sont clairement démontrés.

Les méthodes traditionnelles de dimensionnement à la fatigue s'appuient sur l'utilisation de coefficients dits de "sécurité" dans le but d'assurer l'intégrité de la structure en couvrant les incertitudes inhérentes à la fatigue. Ces méthodes de l'ingénieur ont le mérite d'être simples d'application et de donner des solutions heureusement satisfaisantes du point de vue de la sécurité. Toutefois, elles ne permettent pas au concepteur de connaître la véritable marge de sécurité de la structure et l'influence des différents paramètres de conception sur la fiabilité. Les approches probabilistes sont envisagées dans cette thèse afin d'acquérir ces informations essentielles pour un dimensionnement optimal de la structure vis-à-vis de la fatigue. Une approche générale pour l'analyse probabiliste en fatigue est proposée dans ce manuscrit. Elle s'appuie sur la modélisation des incertitudes (chargement, propriétés du matériau, géométrie, courbe de fatigue) et vise à quantifier le niveau de fiabilité de la structure étudiée pour un scénario de défaillance en fatigue. Les méthodes classiques de fiabilité nécessitent un nombre important d'évaluations du modèle mécanique de la structure et ne sont donc pas envisageables lorsque le calcul du modèle est coûteux en temps. Une famille de méthodes appelée AK-RM (Active learning and Kriging-based Reliability Methods) est précisément proposée dans ces travaux de thèse afin de résoudre le problème de fiabilité avec un minimum d'évaluations du modèle mécanique. L'approche générale est appliquée à deux cas-tests fournis par SNECMA dans le cadre du projet ANR APPRoFi.

Dans cette thèse nous nous sommes intéressés à établir une formulation probabiliste pour l'analyse du comportement d'un sol multicouche avec des caractéristiques aléatoires. Deux grands axes sont traités : ?la consolidation primaire et ?la réponse sismique des sols multicouches ayant des caractéristiques aléatoires. Nous utilisons les simulations de Monte Carlo associées à des méthodes semi-analytiques adaptées aux sols multicouches avec une stratification horizontale. Nous avons aussi comparés les résultats obtenus à partir de cette formulation à ceux fournis par les règlements parasismiques suivants : RPA 99 (version 2003), UBC 97 et l'EC8. Cette étude a montré que les valeurs maximales des forces de cisaillement à la base des bâtiments variaient substantiellement en fonction de la variation de la hauteur du profil de sol ainsi que de son hétérogénéité pouvant atteindre un rapport relatif de l'ordre de 3 dans les cas les plus défavorables. Ce rapport peut également être inférieur à 1 conduisant à des structures moins économiques

Le présent mémoire de thèse propose de nouvelles méthodes de simulation pour la prédiction du comportement dynamique des bâtiments sous séisme. En s'appuyant sur la similitude architecturale des étages d'un immeuble, une méthode d'homogénéisation des milieux à périodicité unidirectionnelle est élaborée afin de réduire son modèle structural tridimensionnel à un modèle simplifié (poutre équivalente). La structure simplifiée est ensuite étudiée en interaction avec le sol. La dispersion significative observée sur les propriétés du sol est introduite sous la forme d'une matrice d'impédance aléatoire construite à l'aide du maximum d'entropie. L'ensemble est soumis à un signal sismique naturel et la réponse dynamique est calculée dans le domaine linéaire (cas déterministe et stochastique) et dans le domaine non-linéaire (décollement de fondation). Dans le cas non-linéaire, une sous structuration de type Craig-Bampton permet de déterminer la réponse de la structure par analyse modale

Les nouvelles attentes vis-à-vis des nouveaux trains à grande vitesse sont nombreuses: on les voudrait plus rapides, plus confortables, plus stables, tout en étant moins consommateur d'énergie, moins agressif vis-à-vis des voies, moins bruyants... Afin d'optimiser la conception de ces trains du futur, il est alors nécessaire de pouvoir se baser sur une connaissance précise de l'ensemble des conditions de circulations qu'ils sont susceptibles de rencontrer au cours de leur cycle de vie. Afin de relever ces défis, la simulation a un très grand rôle à jouer. Pour que la simulation puisse être utilisée dans des perspectives de conception, de certification et d'optimisation de la maintenance, elle doit alors être tout à fait représentative de l'ensemble des comportements physiques mis en jeu. Le modèle du train, du contact entre les roues et le rail, doivent ainsi être validés avec attention, et les simulations doivent être lancées sur des ensembles d'excitations qui sont réalistes et représentatifs de ces défauts de géométrie. En ce qui concerne la dynamique, la géométrie de la voie, et plus particulièrement les défauts de géométrie, représentent une des principales sources d'excitation du train, qui est un système mécanique fortement non linéaire. A partir de mesures de la géométrie d'un réseau ferroviaire, un paramétrage complet de la géométrie de la voie et de sa variabilité semblent alors nécessaires, afin d'analyser au mieux le lien entre la réponse dynamique du train et les propriétés physiques et statistiques de la géométrie de la voie. Dans ce contexte, une approche pertinente pour modéliser cette géométrie de la voie, est de la considérer comme un champ aléatoire multivarié, dont les propriétés sont a priori inconnues. En raison des interactions spécifiques entre le train et la voie, il s'avère que ce champ aléatoire n'est ni Gaussien ni stationnaire. Ce travail de thèse s'est alors particulièrement concentré sur le développement de méthodes numériques permettant l'identification en inverse, à partir de mesures expérimentales, de champs aléatoires non Gaussiens et non stationnaires. Le comportement du train étant très non linéaire, ainsi que très sensible vis-à-vis de la géométrie de la voie, la caractérisation du champ aléatoire correspondant aux défauts de géométrie doit être extrêmement fine, tant du point de vue fréquentiel que statistique. La dimension des espaces statistiques considérés est alors très importante. De ce fait, une attention toute particulière a été portée dans ces travaux aux méthodes de réduction statistique, ainsi qu'aux méthodes pouvant être généralisées à la très grande dimension. Une fois la variabilité de la géométrie de la voie caractérisée à partir de données expérimentales, elle doit ensuite être propagée au sein du modèle numérique ferroviaire. A cette fin, les propriétés mécaniques d'un modèle numérique de train à grande vitesse ont été identifiées à partir de mesures expérimentales. La réponse dynamique stochastique de ce train, soumis à un très grand nombre de conditions de circulation réalistes et représentatives générées à partir du modèle stochastique de la voie ferrée, a été ainsi évaluée. Enfin, afin d'illustrer les possibilités apportées par un tel couplage entre la variabilité de la géométrie de la voie et la réponse dynamique du train, ce travail de thèse aborde trois applications

Un des dangers chimiques les plus importants relevés par l'OMS concerne la contamination des céréales par les mycotoxines et notamment les aflatoxines et les fumonisines. La réglementation recommande des contaminations maximales d'aflatoxines dans les céréales inférieures à 20 mg/kg ; cependant on relève couramment des taux supérieurs à 200 mg/kg dans le maïs au Mexique. Bien qu'il ait été évalué que le processus de nixtamalisation détruit plus de 90 % des fumonisines et de 80 à 95 % des aflatoxines, le taux résiduel peut encore être élevé : certaines publications rapportent des concentrations jusqu'à 100 mg/kg dans les tortillas, ce qui représente un risque avéré vue la grande consommation de tortillas au Mexique (325g/j). Le JECFA (2001) a établi une dose maximale acceptable de 2μg/kg pc/j pour la fumonisine et recommande de réduire l'exposition aux aflatoxines au plus faible niveau possible en considérant que le seuil de 1 ng/kg pc/j ne devrait pas être atteint. Au cours de cette thèse 3 enquêtes aléatoires et représentatives ont été menées dans 40 tortillerias de la ville de Veracruz. La consommation de maïs de la population a été évaluée à partir d'un questionnaire de consommation. L'analyse des mycotoxines a été réalisée par HPLC-FD par utilisation de colonnes à immunoaffinité selon la réglementation européenne (CIRAD-Montpellier). L'analyse des données obtenues a été effectuée selon une méthode probabiliste permettant de construire une fonction de distribution de probabilités à partir de la méthode de Monte Carlo (UBO). La représentativité de la population a été validée à partir d'évaluation de quotas de population après échantillonnage aléatoire initial. La contamination des tortillas a été mesurée à 0.54-1.96 mg/kg pour les aflatoxines et à 65-136 mg/kg pour les fumonisines. La consommation moyenne de tortillas a été mesurée à 148 g de maïs par jour. L'exposition de la population aux aflatoxines apparaît alors comprise entre 0,94 et 3,14 ng/kg pc/j et celle aux fumonisines entre 146 et 315 ng/kg pc/j. Les échantillons les plus contaminés proviennent des tortillerias réalisant elles-mêmes leur procédure de nixtamalisation. L'analyse des résultats montre que 60 % de la population de Veracruz serait à risque selon les préconisations du JECFA. L'exposition aux fumonisines atteint 5 % de la dose maximale acceptable, du fait d'une relativement faible contamination du maïs à cette mycotoxine. Les résultats montrent donc un risque sanitaire pour la population de la ville de Veracruz. Une extension de ce travail à la totalité de l’Etat de Veracruz, incluant la population rurale, devrait être menée du fait du risque probablement accru de cette dernière catégorie de population en lien avec sa plus forte consommation de maïs. / One of the chemical hazards that WHO has reported more frequently is cereals contamination with mycotoxins, mainly aflatoxins and fumonisins. NOM-188-SSA1-2002 establishes that aflatoxin concentration in grain should not exceed 20 mg kg-1 ; however, there are reported concentrations > 200 mg kg-1 in maize. Although it has been documented that nixtamalizacion removes more than 90% of fumonisins and between 80 and 95% of aflatoxins, the residual amount could be important, finding reports concentrations higher than 100 mg kg-1 of aflatoxin in tortilla, representing a risk due to the high consumption of tortillas in Mexico (325 g d-1). The JECFA (2001) establishes a maximum intake of 2 mg kg-1 pc d-1 for fumonisin and aflatoxin recommends reducing “as low as reasonably achievable” levels. 3 random and representative sampling in Veracruz city, each in 40 tortillerias, were made. Corn intake and weight of the population were estimated using a consumption questionnaire. Mycotoxins analysis were performed by HPLC-FD using immunoaffinity columns according to European standard UNE-EN ISO 14123 : 2008 for aflatoxins and UNE-EN 13585 : 2002 for fumonisin in the CIRAD (Montpellier, France). Statistical analysis were performed under a probabilistic approach in collaboration with the University of Bretagne Occidentale (Brest, France), building probability density function (PDF) and using the Monte Carlo method. PDF parameters of the weight of the population was 74.15kg for men (which coincides with reported by CANAIVE) and 65.83kg for women ; the pollution aflatoxin tortilla was 0.54 – 1.96mg kg-1 and fumonisin from 65.46 – 136.00mg kg-1 ; the tortilla consumption was 148.3g of corn per person per day ; the daily intake of aflatoxins was 0.94 – 3.14ng kg-1 bw d-1 and fumonisin of 146.24 – 314.99ng kg-1 bw d-1. Samples with higher aflatoxin contamination came from tortillerias that make the nixtamalization in situ. In assessing exposure it was found that up to 60% of the population could be consuming more than the recommended by JECFA (2001) for aflatoxin dose (1ng kg-1 bw d-1). Exposure to fumonisins intake was < 5% due to low contamination by these mycotoxins. The results suggest that the population of the city of Veracruz could be in food risk by eating contaminated corn tortillas AFT. It is advisable to extend this study in rural communities, where risk factors could increase.

The main work for Qiujing PAN’s PhD thesis is to develop the stability analysis for underground structures, which contains two parts, deterministic model and probabilistic analysis. During his 1st year of PhD research, he has mainly finished the deterministic model study. In the 2nd year, I developed a probabilistic model for high dimensional problems. / In the contemporary society, the utilization and exploitation of underground space has become an inevitable and necessary measure to solve the current urban congestion. One of the most important requirements for successful design and construction in tunnels and underground engineering is to maintain the stability of the surrounding soils of the engineering. But the stability analysis requires engineers to have a clear ideal of the earth pressure, the pore water pressure, the seismic effects and the soil variability. Therefore, the research aimed at employing an available theory to design tunnels and underground structures which would be a hot issue with high engineering significance. Among these approaches employed to address the above problem, limit analysis is a powerful tool to perform the stability analysis and has been widely used for real geotechnical works. This research subject will undertake further research on the application of upper bound theorem to the stability analysis of tunnels and underground engineering. Then this approach will be compared with three dimensional analysis and experimental available data. The final goal is to validate new simplified mechanisms using limit analysis to design the collapse and blow-out pressure at the tunnel face. These deterministic models will then be used in a probabilistic framework. The Collocation-based Stochastic Response Surface Methodology will be used, and generalized in order to make possible at a limited computational cost a complete parametric study on the probabilistic properties of the input variables. The uncertainty propagation through the models of stability and ground movements will be evaluated, and some methods of reliability-based design will be proposed. The spatial variability of the soil will be taken into account using the random field theory, and applied to the tunnel face collapse. This model will be developed in order to take into account this variability for much smaller computation times than numerical models, will be validated numerically and submitted to extensive random samplings. The effect of the spatial variability will be evaluated.

Les méthodes traditionnelles de dimensionnement à la fatigue s’appuient sur l’utilisation de coefficients dits de “sécurité” dans le but d’assurer l’intégrité de la structure en couvrant les incertitudes inhérentes à la fatigue. Ces méthodes de l’ingénieur ont le mérite d’être simples d’application et de donner des solutions heureusement satisfaisantes du point de vue de la sécurité. Toutefois, elles ne permettent pas au concepteur de connaître la véritable marge de sécurité de la structure et l’influence des différents paramètres de conception sur la fiabilité. Les approches probabilistes sont envisagées dans cette thèse afin d’acquérir ces informations essentielles pour un dimensionnement optimal de la structure vis-à-vis de la fatigue. Une approche générale pour l’analyse probabiliste en fatigue est proposée dans ce manuscrit. Elle s’appuie sur la modélisation des incertitudes (chargement, propriétés du matériau, géométrie, courbe de fatigue) et vise à quantifier le niveau de fiabilité de la structure étudiée pour un scénario de défaillance en fatigue. Les méthodes classiques de fiabilité nécessitent un nombre important d’évaluations du modèle mécanique de la structure et ne sont donc pas envisageables lorsque le calcul du modèle est coûteux en temps. Une famille de méthodes appelée AK-RM (Active learning and Kriging-based Reliability Methods) est précisément proposée dans ces travaux de thèse afin de résoudre le problème de fiabilité avec un minimum d’évaluations du modèle mécanique. L’approche générale est appliquée à deux cas-tests fournis par SNECMA dans le cadre du projet ANR APPRoFi. / Traditional procedures for designing structures against fatigue are grounded upon the use of so-called safety factors in an attempt to ensure structural integrity while masking the uncertainties inherent to fatigue. These engineering methods are simple to use and fortunately, they give satisfactory solutions with regard to safety. However, they do not provide the designer with the structure’s safety margin as well as the influence of each design parameter on reliability. Probabilistic approaches are considered in this thesis in order to acquire this information, which is essential for an optimal design against fatigue. A general approach for probabilistic analysis in fatigue is proposed in this manuscript. It relies on the modelling of the uncertainties (load, material properties, geometry, and fatigue curve), and aims at assessing the reliability level of the studied structure in the case of a fatigue failure scenario. Classical reliability methods require a large number of calls to the mechanical model of the structure and are thus not applicable when the model evaluation is time-demanding. A family of methods named AK-RM (Active learning and Kriging-based Reliability methods) is proposed in this research work in order to solve the reliability problem with a minimum number of mechanical model evaluations. The general approach is applied to two case studies submitted by SNECMA in the frame of the ANR project APPRoFi.

La construction de ressources linguistiques arabes riches en informations syntaxiques constitue un enjeu important pour le développement de nouveaux outils de traitement automatique. Cette thèse propose une approche pour la création d’un treebank de l’arabe intégrant des informations d’un type nouveau reposant sur le formalisme des Grammaires de Propriétés. Une propriété syntaxique caractérise une relation pouvant exister entre deux unités d’une certaine structure syntaxique. Cette grammaire est induite automatiquement à partir du treebank arabe ATB, ce qui constitue un enrichissement de cette ressource tout en conservant ses qualités. Cet enrichissement a été également appliqué aux résultats d’analyse d’un analyseur état de l’art du domaine, le Stanford Parser, offrant la possibilité d’une évaluation s’appuyant sur un ensemble de mesures obtenues à partir de cette ressource. Les étiquettes des unités de cette grammaire sont structurées selon une hiérarchie de types permettant la variation de leur degré de granularité, et par conséquent du degré de précision des informations. Nous avons pu ainsi construire, à l’aide de cette grammaire, d’autres ressources linguistiques arabes. En effet, sur la base de cette nouvelle ressource, nous avons développé un analyseur syntaxique probabiliste à base de propriétés syntaxiques, le premier appliqué pour l'arabe. Une grammaire de propriétés lexicalisée probabiliste fait partie de son modèle d’apprentissage pour pouvoir affecter positivement le résultat d’analyse et caractériser ses structures syntaxiques avec les propriétés de ce modèle. Nous avons enfin évalué les résultats obtenus en les comparant à celles du Stanford Parser. / The building of syntactically informative Arabic linguistic resources is a major issue for the development of new machine processing tools. We propose in this thesis to create an Arabic treebank that integrates a new type of information, which is based on the Property Grammar formalism. A syntactic property is a relation between two units of a given syntactic structure. This grammar is automatically induced from the Arabic treebank ATB. We enriched this resource with the property representations of this grammar, while retaining its qualities. We also applied this enrichment to the parsing results of a state-of-the-art analyzer, the Stanford Parser. This provides the possibility of an evaluation using a measure set, which is calculated on this resource. We structured the tags of the units in this grammar according to a type hierarchy. This permit to vary the granularity level of these units, and consequently the accuracy level of the information. We have thus been able to construct, using this grammar, other Arabic linguistic resources. Secondly, based on this new resource, we developed a probabilistic syntactic parser based on syntactic properties. This is the first analyzer of this type that we have applied to Arabic. In the learning model, we integrated a probabilistic lexicalized property grammar that may positively affect the parsing result and describe its syntactic structures with its properties. Finally, we evaluated the parsing results of this approach by comparing them to those of the Stanford Parser.

Les intersections sont les zones les plus dangereuses du réseau routier. Les statistiques montrent que la plupart des accidents aux intersections sont causés par des erreurs des conducteurs, et que la plupart pourraient être évités à l'aide de systèmes d'aide à la conduite. En particulier, les communications inter-véhiculaires ouvrent de nouvelles opportunités pour les applications sécuritaires aux intersections. Le partage d'informations entre les véhicules via des liens sans fil permet aux véhicules de percevoir leur environnement au-delà des limites du champ de vision des capteurs embarqués. Grâce à cette représentation élargie de l'environnement dans l'espace et dans le temps, la compréhension de situation est améliorée et les situations dangereuses peuvent être détectées plus tôt. Cette thèse aborde le problème de l'estimation du risque aux intersections d'un nouveau point de vue : une structure de raisonnement est proposée pour analyser les situations routières et le risque de collision à un niveau sémantique plutôt qu'au niveau des trajectoires. Le risque est déterminé en estimant les intentions des conducteurs et en identifiant les potentiels conflits, sans avoir à prédire les futures trajectoires des véhicules. L'approche proposée a été validée par des expérimentations en environnement réel à l'aide de véhicules équipés de modems de communication véhicule-véhicule, ainsi qu'en simulation. Les résultats montrent que l'algorithme permet de détecter les situations dangereuses à l'avance et qu'il respecte les contraintes temps-réel des applications sécuritaires. Il y a deux différences principales entre l'approche proposée et les travaux existants. Premièrement, l'étape de prédiction de trajectoire est évitée. Les situations dangereuses sont identifiées en comparant ce que les conducteurs ont l'intention de faire avec ce qui est attendu d'eux d'après les règles de la circulation et le contexte. Le raisonnement sur les intentions et les attentes est réalisé de manière probabiliste afin de prendre en compte les incertitudes des mesures capteur et les ambiguïtés sur l'interprétation. Deuxièmement, le modèle proposé prend en compte les informations sur le contexte situationnel, c'est-à-dire que l'influence de la géométrie de l'intersection et des actions des autres véhicules est prise en compte lors de l'analyse du comportement d'un véhicule. / Intersections are the most complex and dangerous areas of the road network. Statistics show that most road intersection accidents are caused by driver error and that many of them could be avoided through the use of Advanced Driver Assistance Systems. In particular, vehicular communications open new opportunities for safety applications at road intersections. The sharing of information between vehicles over wireless links allows vehicles to perceive their environment beyond the field-of-view of their on-board sensors. Thanks to this enlarged representation of the environment in time and space, situation assessment is improved and dangerous situations can be detected earlier. This thesis tackles the problem of risk estimation at road intersections from a new perspective: a framework is proposed for reasoning about traffic situations and collision risk at a semantic level instead of at a trajectory level. Risk is assessed by estimating the intentions of drivers and looking for conflicts in them, rather than by predicting the future trajectories of the vehicles and looking for intersections between them. The proposed approach was validated in field trials using passenger vehicles equipped with vehicle-to-vehicle wireless communication modems, and in simulation. The results demonstrate that this algorithm allows the early detection of dangerous situations in a reliable manner and complies with real-time constraints. The proposed approach differs from previous works in two key aspects. Firstly, it does not rely on trajectory prediction to assess the risk of a situation. Dangerous situations are identified by comparing what drivers intend to do with what they are expected to do according to the traffic rules and the current context. The reasoning about intentions and expectations is performed in a probabilistic manner to take into account sensor uncertainties and interpretation ambiguities. Secondly, the proposed motion model includes information about the situational context. Both the layout of the intersection and the actions of other vehicles are taken into account as factors influencing the behavior of a vehicle.