Ce travail de thèse porte sur l'étude d'un nouveau processus de structuration tout optique de films polymères azoïques. Nous mettons en évidence que l'irradiation en incidence normale d'un film polymère azoïque par un faisceau laser d'intensité uniforme dont la longueur d'onde est comprise dans la bande d'absorption du chromophore, peut conduire à la création de nano-structures organisées sous la forme d'un réseau de surface quasi-hexagonal à la surface du film polymère.<br />Après un rappel des méthodes classiques de micro et nanostructuration ainsi que des propriétés des polymères azoïques dans le cadre de la création de réseaux de surface, la première partie du manuscrit est consacrée à l'étude de l'influence de divers paramètres expérimentaux sur la formation spontanée de ces structures, parmi lesquels la polarisation du faisceau d'écriture ou bien encore la puissance d'irradiation. Une comparaison des résultats obtenus dans notre cas avec différents processus de structuration photo-assistés déjà étudiés et dont les origines physiques sont clairement établies est ensuite effectuée, ceci afin de déterminer les paramètres clefs gouvernant la création de ces structures hexagonales en même temps que leurs origines.<br />Dans une seconde partie, une synthèse des différentes expériences réalisées en vue d'évaluer la validité d'effets dits de « feedback optique » tels que ceux observés dans des systèmes de valves à cristaux liquides est effectuée. Ceci a permis de mettre en évidence la difficulté d'interprétation du processus de structuration hexagonal photoinduit : il n'est pas exclu qu'un phénomène de feedback optique soit à l'origine du processus de structuration, mais dans l'état actuel des différentes expériences ayant pu être menées, un phénomène nouveau et original de structuration propre aux polymères azoïques ne peut être écarté afin d'expliquer totalement les différents résultats obtenus.<br />Enfin, la dernière partie de ce travail est consacrée à la mise en oeuvre de ces structures hexagonales dans des dispositifs photoniques et plus particulièrement dans des diodes électroluminescentes organiques, ceci afin de contrôler leurs propriétés d'émission. Il est notamment démontré que dans le cas d'un pompage optique, due à la diffraction de Bragg, il est possible d'augmenter le rendement d'émission de tels dispositifs en découplant une partie de la lumière initialement guidée dans les différentes couches de la diode. Due à l'orientation hexagonales des structures, l'augmentation du rendement apparaît comme étant plus importante que celle obtenue lors de l'utilisation d'un réseau unidimensionnel.

Le travail presente dans cette these porte sur differents aspects des processus dynamiques sur reseaux.<br />Nous commencerons par une introduction a la science des reseaux complexes.<br />Le premier sujet aborde dans cette these est la<br />caracterisation theorique des processus d'exploration des reseaux complexes, comme ce utilisee dans les processus<br />reels de cartographie d'Internet et appellee ``traceroute''.<br />Nous proposerons un modele theorique d'exploration par traceroute, et sa analyse en champ moyen, qui permet une<br />meilleure comprehension de la relation entre les proprietes topologiques du reseau original et celles du reseau echantillonne'.<br />Cette etude illustre la possibilite d'utiliser des processus<br />dynamiques pour characteriser certaines proprietes inconnues de reseaux reels.<br />Une deuxieme partie de la these est consacree' a l'etude des reseaux ponderes et de leurs relations avec les proprietes fonctionelles des reseaux.<br />Nous examinerons le role joue par les poids en determinant la robustesse fonctionelle du systeme. Nous considererons notamment le cas du reseau aerien.<br />Bien d'autres resultats peuvent etre generalises aux reseaux ponderes, comme<br />l'etude des processus de propagation, dont nous proposerons une analyse tres generale sous la forme d'une theorie de percolation.<br />La derniere partie de la these est consacree a l'etude du Naming Game, un modele de communication entre individus, qui a des applications interessantes dans le domaine de l'intelligence<br />artificielle et de la robotique.<br />Nous montrerons que les phenomenes dynamiques decrits par le modele dependent<br />beaucoup de la topologie des interactions.

La durée d'analyse d'une scène visuelle complexe constitue une contrainte biologique fondamentale pour les modèles théoriques du traitement neuronal de l'information visuelle. La mesure d'indices psychophysiques et électrophysiologiques lors d'une tâche de catégorisation visuelle rapide permet de démontrer que le système visuel humain transforme une scène visuelle complexe en une représentation de haut niveau, portant une valeur sémantique ou comportementale, en seulement 150 ms. Ce résultat est indépendant du caractère naturel ou artificiel de la catégorie cible utilisée. L'activité cérébrale enregistrée avant 150 ms reflète les propriétés physiques du stimulus, et n'est pas corrélée avec le comportement du sujet. D'un point de vue théorique, quels mécanismes neuronaux peuvent sous-tendre une telle capacité?<br />L'architecture hiérarchique du système visuel des primates et les délais de conduction électrique suggèrent que l'information visuelle circule majoritairement vers l'avant, et qu' un seul potentiel d'action par neurone pourra coder l'information entre 2 étapes successives. Ceci exclut le codage par fréquence d'émission de potentiels d'action, classiquement utilisé par les modèles de la vision. J'illustre cependant le fait que l'information visuelle peut être encodée par les dates relatives d'émission des potentiels d'action sur une population neuronale, l'information la plus saillante étant toujours représentée par les premières décharges. La structure temporelle de la première vague de potentiels d'action générée par la rétine en réponse à une stimulation visuelle peut porter explicitement l'information. Cette vague se propageant à travers le système est régénérée à chaque étape de traitement, et sa structure temporelle peut être modifiée par (i) la sélectivité des neurones corticaux, (ii) des interactions latérales et (iii) des influences attentionnelles provenant d'aires cérébrales centrales.

Les instruments optiques a bord de satellite mesurent le rayonnement solaire reflechi par la mer et l'atmosphere. Ce rayonnement est fortement contamine par son interaction avec l'atmosphere dans les longueurs d'ondes qui interessent la couleur de l'ocean. L'elimination prealable de cette contanimation pour observer la veritable couleur de l'eau est appele correction atmospherique. Ce travail se focalise sur l'algorithme de correction atmospherique du capteur SeaWiFS. Il montre l'apport des methodes mathematiques que sont les reseaux de neurones artificiels et l'inversion variationnelle pour les algorithmes de correction atmospherique. Une premiere inversion par reseaux de neurones dans le proche infra-rouge permet de restituer les proprietes optiques des aerosols. Ces restitutions sont comparees, sur la mer Mediterranee, avec les produits SeaWiFS et validees avec des mesures au sol, montrant une meilleure estimation du coefficient d'Angstrom et une estimation egale de l'epaisseur optique. La deuxieme inversion se fait sur tout le spectre visible et proche infra-rouge en combinant reseaux de neurones et inversion variationnelle. Les cartes de chlorophylle-a sont comparees, sur la meme zone, a des donnees in-situ montrant une meilleure estimation des faibles valeurs que l'algorithme SeaWIFS.

Information security communities are always talking about "attackers" or "blackhats", but in reality very little is known about their skills. The idea of studying attacker behaviors was pioneered in the early nineties. In the last decade the number of attacks has increased exponentially and honeypots were introduced in order to gather information about attackers and to develop early-warning systems. Honeypots come in different flavors with respect to their interaction potential. A honeypot can be very restrictive, but this implies only a few interactions. However, if a honeypot is very tolerant, attackers can quickly achieve their goal. Choosing the best trade-off between attacker freedom and honeypot restrictions is challenging. In this dissertation, we address the issue of self-adaptive honeypots that can change their behavior and lure attackers into revealing as much information as possible about themselves. Rather than being allowed simply to carry out attacks, attackers are challenged by strategic interference from adaptive honeypots. The observation of the attackers' reactions is particularly interesting and, using derived measurable criteria, the attacker's skills and capabilities can be assessed by the honeypot operator. Attackers enter sequences of inputs on a compromised system which is generic enough to characterize most attacker behaviors. Based on these principles, we formally model the interactions of attackers with a compromised system. The key idea is to leverage game-theoretic concepts to define the configuration and reciprocal actions of high-interaction honeypots. We have also leveraged machine learning techniques for this task and have developed a honeypot that uses a variant of reinforcement learning in order to arrive at the best behavior when facing attackers. The honeypot is capable of adopting behavioral strategies that vary from blocking commands or returning erroneous messages, right up to insults that aim to irritate the intruder and serve as a reverse Turing Test distinguishing human attackers from machines. Our experimental results show that behavioral strategies are dependent on contextual parameters and can serve as advanced building blocks for intelligent honeypots. The knowledge obtained can be used either by the adaptive honeypots themselves or to reconfigure low-interaction honeypots.

Le paradigme d'Internet des objets (IdO) envisage d'augmenter l'Internet actuel avec un grand nombre de dispositifs intelligents communicants. Les réseaux de capteurs sans fil (RCsF) déploient les appareils fonctionnant sur les approvisionnements énergétiques maigres et mesurent les phénomènes environnementaux (comme la température, la radioactivité, ou CO2). Les applications populaires de réseaux de capteurs sans fil comprennent la surveillance, la télémétrie et la prévention des catastrophes naturelles. Les majeurs défis de réseaux de capteurs consistent à: comment obtenir l'efficacité énergétique? Comment surmonter les déficiences de support sans fil? et comment les faire fonctionner d'une manière auto-organisée? L'intégration de réseaux de capteurs dans IoD s'appuiera sur un ensemble de standards ouverts qui s'efforcent d'offrir le passage à l'échelle, la fiabilité dans une variété des conditions, et les scénarios d'exploitation. Néanmoins, les standards dans leur état actuel ont des problèmes d'interopérabilité et peuvent bénéficier de nouvelles améliorations. Les contributions de la thèse sont les suivantes: * Nous avons mené une analyse expérimentale et identifié les caractéristiques d'un environnement de réseau de capteurs. Notre analyse a porté sur la modélisation des liens et la dynamique du réseau, ainsi que la corrélation des liens avec les paramètres environnementaux. L'étude analytique nous a permis d'identifier les principales faiblesses de l'environnement du RCsF et a permis aussi d'obtenir une meilleure compréhension de la dynamique de lien radio et le voisinage des nœuds. * Nous avons confrontés la question de l'interopérabilité des deux principaux standards - IEEE 802.15.4 dans la couche de contrôle d'accès au medium, et RPL dans la couche de transport. Nous proposons d'adapter la structure originale de cluster tree et de construire un framework élégant, qui permettra le fonctionnement conjoint de l'IEEE 802.15.4 et RPL sans l'apparition des collisions. En outre, nous évaluons à travers de nombreuses simulations les deux algorithmes distribués d'attribution de slots. Ces algorithmes permettront d'atteindre un fonctionnement presque sans collisions. * Nous proposons une solution inter-couche distribuée dans le but de construire une topologie afin que IEEE 802.15.4 et RPL puissent fonctionner ensemble. Notre algorithme auto-organisé obtient une structure topologique obéissante aux recommandations globales, cela, par la seule utilisation des métriques mesurées localement. De nombreuses simulations démontrent les avantages de la structure résultante en termes de convergence de temps, de stabilité, et d'efficacité énergétique dans le long terme. Les simulations démontrent aussi un impact positif sur les performances de routage. * Nous proposons un ensemble de nouveaux mécanismes qui permettront d'améliorer les performances de RPL et d'utiliser la Qualité de Service pour gérer les problèmes de trafic sensible. Notre extension de routage opportuniste et multi-chemin contribue à améliorer la livraison des paquets avant une date limite, tout en minimisant le surcout et la consommation d'énergie par rapport à la version de base de RPL.

Les méta-matériaux offrent la possibilité d'obtenir des propriétés physiques nettement améliorées en comparaison avec celles des matériaux naturels. Dans ce travail, nous explorons une nouvelle variété de métamatériaux thermoélectriques à base de micro-et nano-structuration du silicium, sous la forme de super-réseaux verticaux, avec comme visée applicative la récupération d'énergie thermique ainsi que le refroidissement. En outre, nous focalisons nos efforts sur une méthodologie expérimentale permettant la réalisation de ces matériaux par des moyens simples et peu coûteux. La première partie de cette thèse sert d'introduction aux phénomènes thermiques qui constituent la base de la conduction électrique et de la dissipation de chaleur dans les nanostructures, respectivement par émission thermo-ionique et par la diffusion de phonons. Cette partie détaille également les principes et résultats de caractérisation thermique à l'aide des méthodes 3ω et 2ω. La deuxième partie de cette thèse décrit les approches de micro- nanostructuration descendante « top-down » et ascendante « bottom-up », en vue de la fabrication de super-réseaux nanométriques sur du silicium mono-cristallin. La nouvelle architecture verticale proposée soulève des défis technologiques qui sont traités à travers l'exploration de techniques expérimentales originales pour produire, d'une manière efficace et sur de grandes surfaces, des structures submicroniques à fort facteur de forme. Ces techniques comprennent l'utilisation de motifs résultant de lithographie traditionnelle combinée à l'extrusion pour en produire des structures volumiques. En outre, l'utilisation de nanofibres et de diblocs copolymères comme nano-motifs géométriques sont également présentés pour nous rapprocher davantage de l'objectif ultime du projet / Metamaterials offer the benefit of obtaining improved physical properties over natural materials. In this work, we explore a new variety of thermoelectric metamaterials based on silicon micro- and nano- structuration, in the form of vertical superlattices for use in energy-related applications. Additionally, we focus on a route towards fabricating these materials using simple and low-cost means compared to prior attempts. The first part of this thesis serves as an introduction to the thermal phenomena which form the basis for electrical conduction and heat dissipation by thermionic emission and phonon scattering at the nanoscale. These principles forms the crux of the device. This section also details the characterization principles and results using the 3ω and 2ω methods for thermal measurement. The second part of this thesis describes both top-down and bottom-up approaches towards fabricating nanoscale superlattices from single-crystalline silicon. The novel proposed vertical architecture raised technological challenges that were tackled through the exploration of original experimental techniques for producing high aspect ratio (HAR) structures in an effective manner and over large surface areas. These techniques include the use of traditional lithography patterning and subsequent extrusion of volumic structures. Additionally, the use of nanofibers and diblock copolymers as templates for further etching of HAR silicon nanostructures are also presented to bring us closer to the ultimate goal of the project

Le paradigme d'Internet des objets (IdO) envisage d'augmenter l'Internet actuel avec un grand nombre de dispositifs intelligents communicants. Les réseaux de capteurs sans fil (RCsF) déploient les appareils fonctionnant sur les approvisionnements énergétiques maigres et mesurent les phénomènes environnementaux (comme la température, la radioactivité, ou CO2). Les applications populaires de réseaux de capteurs sans fil comprennent la surveillance, la télémétrie et la prévention des catastrophes naturelles. Les majeurs défis de réseaux de capteurs consistent à: comment obtenir l'efficacité énergétique? Comment surmonter les déficiences de support sans fil? et comment les faire fonctionner d'une manière auto-organisée? L'intégration de réseaux de capteurs dans IoD s'appuiera sur un ensemble de standards ouverts qui s'efforcent d'offrir le passage à l'échelle, la fiabilité dans une variété des conditions, et les scénarios d'exploitation. Néanmoins, les standards dans leur état actuel ont des problèmes d'interopérabilité et peuvent bénéficier de nouvelles améliorations. Les contributions de la thèse sont les suivantes: • Nous avons mené une analyse expérimentale et identifié les caractéristiques d'un environnement de réseau de capteurs. Notre analyse a porté sur la modélisation des liens et la dynamique du réseau, ainsi que la corrélation des liens avec les paramètres environnementaux. L'étude analytique nous a permis d'identifier les principales faiblesses de l'environnement du RCsF et a permis aussi d'obtenir une meilleure compréhension de la dynamique de lien radio et le voisinage des nœuds. • Nous avons confrontés la question de l'interopérabilité des deux principaux standards - IEEE 802.15.4 dans la couche de contrôle d'accès au medium, et RPL dans la couche de transport. Nous proposons d'adapter la structure originale de cluster tree et de construire un framework élégant, qui permettra le fonctionnement conjoint de l'IEEE 802.15.4 et RPL sans l'apparition des collisions. En outre, nous évaluons à travers de nombreuses simulations les deux algorithmes distribués d'attribution de slots. Ces algorithmes permettront d'atteindre un fonctionnement presque sans collisions. • Nous proposons une solution inter-couche distribuée dans le but de construire une topologie afin que IEEE 802.15.4 et RPL puissent fonctionner ensemble. Notre algorithme auto-organisé obtient une structure topologique obéissante aux recommandations globales, cela, par la seule utilisation des métriques mesurées localement. De nombreuses simulations démontrent les avantages de la structure résultante en termes de convergence de temps, de stabilité, et d'efficacité énergétique dans le long terme. Les simulations démontrent aussi un impact positif sur les performances de routage. • Nous proposons un ensemble de nouveaux mécanismes qui permettront d'améliorer les performances de RPL et d'utiliser la Qualité de Service pour gérer les problèmes de trafic sensible. Notre extension de routage opportuniste et multi-chemin contribue à améliorer la livraison des paquets avant une date limite, tout en minimisant le surcout et la consommation d'énergie par rapport à la version de base de RPL. / Internet of Things (IoT) paradigm envisages expanding the current Internet with a huge number of the intelligent communicating devices. Wireless Sensor Networks (WSN) deploys the devices running on the meager energy supplies, and measuring environmental phenomena (like temperature, radioactivity, or CO2). WSN popular applications include monitoring, telemetry, and natural disaster prevention. Major WSN challenges are how to allow energy efficiency, overcome impairments of wireless medium, and operate in the self-organized manner. The WSN integrating IoT will rely on a set of the open standards striving to offer scalability, reliability in a variety of the operating scenarios and conditions. Nevertheless, the current state of the standards has interoperability issues and can benefit from further improvements. The contributions of the thesis work are: • We conducted an experimental analysis and characterization of a WSN environment. Our analysis included the link characterization, correlation with environmental parameters as well as network dynamics. Analytical study allowed us to identify key weaknesses of the WSN environment as well a get a better understanding of the dynamics—both link and node neighborhood related. • We confront the interoperability issue of the leading IEEE 802.15.4 standard on the Medium Access Control layer and RPL standard on the transport layer. We propose to accommodate the original cluster-tree structure and to build an elegant framework for collision free multi-hop operation of the IEEE 802.15.4 that will allow RPL to run on top of it. Furthermore, we evaluate through extensive simulations two distributed schemes that achieve near collision free self-organization of the nodes. • We propose a distributed cross-layer convergecast topology construction within the joint IEEE 802.15.4 and RPL framework. Self-organization scheme obtains a topological structure obeying the global recommendations by the sole use of locally measured metrics. Extensive simulations demonstrate the advantages of the resulting structure in terms of convergence time, stability, and energy efficiency in long term and a positive impact on the routing performances. • We propose a set of new mechanisms that will improve RPL performances and enable Quality of Service operation that will handle delay sensitive traffic. Our multi-path opportunistic routing extension helps to improve packet delivery before a deadline, while minimizing overhead and energy consumption compared to the basic version of RPL.STAR

La littérature économique attribuant des rôles endogènes à l'évolution technologique et à lagéographie pour expliquer la croissance économique suggère que la compréhension des fluxde connaissances dans l'espace et de leurs conséquences sur les activités d'innovation est aucoeur de l'explication des disparités dans la croissance économique. À cet égard, cette thèsemet l'accent sur les réseaux de connaissances comme un mécanisme permettant la circulationdes connaissances dans l'espace et le temps. Parmi les différents types de réseaux deconnaissances, elle étudie les réseaux de collaboration de R&D et explore deux questionsprincipales.Tout d'abord, elle examine l'effet de la géographie sur la formation du réseau pour savoir si lesflux de connaissances par les réseaux de collaboration en R&D sont limités dans l'espace oupas. Elle s'enquiert de cette question à la fois pour le réseau multilatéral entre lesorganisations et le réseau inter-régional entre les régions européennes dans le domaine desbiotechnologies en utilisant les données sur les collaborations de R&D promues par lesProgrammes-Cadres Européens.Deuxièmement, elle explore comment un réseau évolutif de collaborations de R&D entre lesrégions affecte les performances des régions en matière d'innovation. Elle utilise l'économétriespatiale pour quantifier les effets statiques et dynamiques des flux de connaissances desvoisins spatiaux et d'un ensemble évolutif de partenaires de collaboration sur l'activitéinventive des régions dans le domaine des TIC au cours de la période 2003-2009. / The economic literature attributing endogenous roles to technological change and geography inexplaining economie growth suggests that understanding knowledge flows in space and theirconsequences on innovative activities is central to explaining disparities in economie growth. Inthis regard, this PhD thesis focuses on knowledge networks as a mechanism that enablesknowledge flows in space and time. Among different types of knowledge networks, it studiesR&D collaboration networks and addresses two main issues.First, it investigates the effect of geography on network formation to figure out whetherknowledge flows through R&D collaboration networks are constrained in space or not. It inquiresthis question both for multilateral R&D collaboration network among organizations and theresulting inter-regional network among European regions in the field of biotechnology using dataon R&D collaborations promoted via European Framework Programmes.Second, it addresses how an evolving network of R&D collaborations among regions affectsregional innovation performances in time. It employs a spatial econometric approach to quantifythe static and dynamic effects of knowledge flows from spatial neighbors and an evolving set ofcollaboration partners on inventive activity of regions in the field of ICT durin 2003-2009.

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Jose Roberto Sanches Mantovani / Banca: Ariovaldo Verandio Garcia / Resumo: A reestruturação dos mercados de energia para fornecer livre acesso ao sistema de transmissão e o conseqüente aumento no número de transações de compra e venda de energia tem causado congestionamento nos sistemas de transmissão. Como conseqüência, as redes têm sofrido sobrecargas nas linhas de maneira mais freqüente. Uma maneira prática de se melhorar a capacidade de transferência de potência ativa em uma linha de transmissão é a redução de seu fluxo reativo. Esse controle pode ser feito através de alterações nos controles das fontes de potência reativa e nos taps de transformadores. A definição de quais ações serão tomadas de modo a minimizar o fluxo reativo e aliviar, ou mesmo eliminar, a sobrecarga em uma determinada linha, pode ser realizada através da análise de sensibilidade. Uma vez que se está interessado na resposta do sistema às variações de injeções de reativos, utilizamos a matriz Lc do método CRIC (Calcul de Reseaux Implicitement Couples) de fluxo de potência. Também foi utilizado o modelo constante do método CRIC. A metodologia desenvolvida consiste da manipulação da matriz Lc com outras sensibilidades de primeira ordem, de modo a se obter as sensibilidades entre fluxo reativo nas linhas e injeção de reativos nas barras e fluxo reativo nas linhas e taps dos transformadores. As sensibilidades obtidas fornecem as barras e transformadores mais indicados para alívio de uma determinada sobrecarga e são úteis principalmente em casos emergenciais, nos quais não seja necessária a instalação de novas fontes de reativos. Os resultados obtidos são comparados com os obtidos através de uma metodologia semelhante, que utiliza a matriz jacobiana do método de Newton. Foram utilizados para os testes o sistema Cigré de 32 barras, e o sistema Sul-Sudeste brasileiro em duas configurações de carga diferentes. / Abstract: The restructuring of energy markets to supply free access to the transmission system and the consequent increase of the number of power transactions has been causing congestions in the transmission systems. As consequence, the networks have been suffering overloads in the lines in a more frequent way. A practice way of improving the transfer capability of active power in a transmission line is to decrease its reactive power flow. That control can be made through changes in the reactive power sources injections and in the transformer ratios of transformers. The definition of which actions will be taken to minimize the reactive flow and to alleviate, or even to eliminate, the overload in a determined line can be accomplished through the sensibility analysis. Once it is interested in the answer of the system to the variations of reactive power injections, we used the matrix Lc from the CRIC (Calcul of Reseaux Implicitement Couples) power flow method. The constant model of CRIC is also used. The developed methodology consists of the manipulation of the matrix Lc with other first order sensibilities, in order to obtain the sensibilities among reactive flow in the lines and reactive power injections in the buses and reactive flow in the lines and transformer ratios of the transformers. The obtained sensibilities indicate the buses and transformers for relieving a certain overload and they are mainly useful in emergency cases, which it is not necessary the installation of new sources of reagents. The obtained results are compared with the obtained through a similar methodology, that uses the of Newton's method jacobian matrix. The methodologies were tested using the 32-bus Cigré network and the South-southeast Brazilian system in two different load configurations. / Mestre