In doctoral thesis redundant systems and degradation models are considered. To ensure high reliability of important elements of the system, the stand-by units can be used. These units are commuted and operate instead of the main failed unit. The stand-by units can function in the different conditions: “hot”, “cold” or “warm” reserving. In the thesis systems with “warm” stand-by units are analyzed. Hypotheses of smooth commuting are formulated and goodness-of-fit tests for these hypotheses are constructed. Nonparametric and parametric point and interval estimation procedures are given. Modeling and statistical estimation of reliability of systems from failure time and degradation data are considered. / Daktaro disertacijos tyrimo objektai yra rezervuotos sistemos ir degradaciniai modeliai. Norint užtikrinti svarbių sistemos elementų aukštą patikimumą, naudojami jų rezerviniai elementai, kurie gali būti įjungiami sugedus šiems pagrindiniams elementams. Rezerviniai elementai gali funkcionuoti skirtinguose režimuose: „karštame“, „šaltame“ arba „šiltame“. Disertacijoje yra nagrinėjamos sistemos su „šiltai“ rezervuotais elementais. Darbe suformuluojama rezervinio elemento „sklandaus įjungimo“ hipotezė ir konstruojami statistiniai kriterijai šiai hipotezei tikrinti. Nagrinėjami neparametrinio ir parametrinio taškinio bei intervalinio vertinimo uždaviniai. Disertacijoje nagrinėjami pakankamai bendri degradacijos modeliai, kurie aprašo elementų gedimų intensyvumą kaip funkciją kiek naudojamų apkrovų, tiek ir degradacijos lygio, kuri savo ruožtu modeliuojama naudojant stochastinius procesus.

Após o ajustamento de observações pelo método dos mínimos quadrados (MMQ) ter sido realizado, é possível a detecção e a identificação de erros não aleatórios nas observações, por meio de testes estatísticos. A teoria da confiabilidade faz uso de medidas adequadas para quantificar o menor erro detectável em uma observação, e a sua influência sobre os parâmetros ajustados, quando não detectado. A teoria de confiabilidade convencional foi desenvolvida para os procedimentos de teste convencionais, como o data snooping, que pressupõem que apenas uma observação está contaminada por erros grosseiros por vez. Recentemente foram desenvolvidas medidas de confiabilidade generalizadas, relativas a testes estatísticos que pressupõem a existência, simultânea, de múltiplas observações com erros (outliers). Outras abordagens para o controle de qualidade do ajustamento, alternativas a estes testes estatísticos, também foram propostas recentemente, como por exemplo, o método QUAD (Quasi-Accurate Detection of outliers method). Esta pesquisa tem por objetivo fazer um estudo sobre o controle de qualidade do ajustamento de observações geodésicas, por meio de experimentos em uma rede GPS (Global Positioning System), utilizando tanto os métodos convencionais quanto o atual estado da arte. Desta forma, foram feitos estudos comparativos entre medidas de confiabilidade convencionais e medidas de confiabilidade generalizadas para dois outliers simultâneos, bem como estudos comparativos entre o procedimento data snooping e testes estatísticos para a identificação de múltiplos outliers. Também se investigou como a questão das variâncias e covariâncias das observações, bem como a geometria/configuração da rede GPS em estudo, podem influenciar nas medidas de confiabilidade, tanto na abordagem convencional, quanto na abordagem generalizada. Por fim, foi feito um estudo comparativo entre o método QUAD e os testes estatísticos para a identificação de erros. / After the adjustment of observations has been carried out by Least Squares Method (LSM), it is possible to detect and identify non-random errors in the observations using statistical tests. The reliability theory makes use of appropriate measures to quantify the minimal detectable bias (error) in an observation, and its influence on the adjusted parameters, if not detected. The conventional reliability theory has been developed for conventional testing procedures such as data snooping, which assumes that only one observation is contaminated by errors at a time. Recently, generalized measures of reliability has been developed, relating to statistical tests that assumes the existence, simultaneous, of multiple observations with errors (outliers). Other approaches to the quality control of the adjustment, alternatives to these statistical tests, were also proposed recently, such as the QUAD method (Quasi-Accurate Detection of outliers method). The goal of this research is to make a study about the quality control of the adjustment of geodetic observations, by means of experiments in a GPS (Global Positioning System) network, using both conventional methods and the current state of the art. In this way, comparisons were made between conventional reliability measures and generalized measures of reliability for two outliers, as well as comparisons between the data snooping procedure and statistical tests to identify multiple outliers. It was also investigated how the variances and covariances of the observations, as well as the geometry/configuration of the GPS network in study, can influence the measures of reliability, both in the conventional approach and in the generalized approach. Finally, a comparison was made between the QUAD method and the statistical tests to identify outliers (errors).

Na região da campanha gaúcha, no sudoeste do estado do Rio Grande do Sul, existem áreas que demonstram fragilidade em relação às características litológicas, pedológicas e da cobertura vegetal, principalmente, quando relacionadas às dinâmicas do clima. Os areais da região têm despertado especial atenção nas últimas décadas, devido a questões históricas, socioeconômicas e ambientais. O processo de arenização está relacionado à dinâmica de fenômenos naturais como as precipitações intensas e período de estiagens, estes associadas à dinâmica dos ventos. Contudo, frente aos estudos de simulação climática que projetam os possíveis cenários climáticos futuros, quais seriam as possíveis dinâmicas processuais na região dos areais? O presente trabalho tem por objetivo geral desenvolver um estudo observacional sobre a dinâmica das precipitações para a região no decorrer do século XX, buscando encontrar possíveis evidências de modificação na sua dinâmica em relação ao processo de arenização. O trabalho, também, analisou os dados de precipitação a partir do modelo downscaling Eta/CPTEC 40 km acoplado ao Modelo Climático Global HadCM3 para o cenário SRES A1B. Foram utilizados dados pluviométricos diários dos postos de Alegrete (RS) disponíveis pela Agência Nacional de Águas, os quais foram tratados estatisticamente (preenchimento de falhas, consistência dos dados, análise dos totais anuais, totais trimestrais, totais mensais, dias com chuvas ≥ 1, 10, 20, 30, 50, 80, 100 mm, índice simples de intensidade diária – SDII, número de dias com chuvas ≤ 1 mm, comprimento máximo do período seco – CDD e o comprimento máximo do período seco mensal – CDDmês), em relação a sua dinâmica no decorrer da série (variabilidade, tendências e ocorrência de eventos extremos) através da aplicação do Teste de Mann-Kendall de significância estatística. Após a aplicação deste teste, os resultados demonstraram que a maior parte da série não apresentou tendência significativa à modificação, sendo encontradas variações normais durante o período analisado. Em relação aos fenômenos climáticos de baixa frequência como o El Niño Oscilação Sul (ENOS) e a Oscilação Decadal do Pacífico (ODP), foram verificadas suas correspondências utilizando o Índice de Anomalia de Chuva. Após sua aplicação, os resultados demonstraram que ambos os fenômenos (ENOS e ODP) modulam as precipitações anuais na região. Verificou-se, também, que as mudanças consideradas significativas pelo Teste de Mann-Kendall no século XX, sobretudo quanto à ocorrência de eventos extremos de precipitação, apresentaram forte relação com os processos de arenização associados à dinâmica hídrica. O aumento da frequência desses eventos no decorrer do século XX pode ter contribuído para a intensificação de parte dos processos de arenização na região. Já os resultados da modelagem climática apontaram para um aumento das precipitações nas estações da primavera, verão e outono, com incrementos pluviométricos nos meses de novembro, janeiro e março, que podem vir a influenciar nos processos arenização associados às precipitações torrenciais. / In the southwestern state of Rio Grande do Sul, in the Campos/grassland there are areas showing fragility related to soil, vegetation and climatic characteristics. The sands of the region in recent decades have attracted special attention due to historical issues, socio economic and environmental factors. The process of sandization is related to the dynamics of natural phenomena such as intense rainfall and drought period, which are associated to winds dynamic. However, compared to studies of climate simulation to design the possible future climate scenarios, which would be possible in the area dynamics of sands? The aim of this study is to develop observational analysis on the dynamics of rainfall for the region during the twentieth century, trying to find possible evidence of change in its dynamics in relation to the process of sandization. The study analyzed rainfall data from climate simulation of the precipitation from the downscaling model Eta / CPTEC 40 km coupled to the Global Climate Model output of HadCM3 for the SRES A1B scenario. Daily rainfall data of stations Alegrete (RS) available through the Agência Nacional de Águas were used, which were statistically (gap filling, data consistency, analysis of annual totals, quarterly totals, monthly totals, days with rainfall ≥ 1, 10, 20, 30, 50, 80, 100 mm, simple daily intensity index - SDII, number of days with rains ≤ 1 mm, maximum length of the dry period - CDD and the maximum length of the dry period monthly – CDDmonthly), analyzed in terms of their dynamic throughout the series (variability, trends and extreme events) by applying the Mann-Kendall. The results showed that most of the series showed no significant tendency to changes, with normal variations encountered during the period. The low frequency climatic phenomena such as El Niño Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) were evaluated for their correspondences using the rainfall anomaly index (RAI). The results showed that both phenomena (ENSO and PDO) modulate annual rainfall in the region. It is also significant that the changes assessed by the Mann-Kendall in the twentieth century, on the occurrence of extreme precipitation events, showed a great relationship with the processes associated with sandization water dynamics. The increased frequency of these events during the twentieth century may have contributed to the intensification of the processes of sandization in the region. The results of climate modeling indicated increased rainfall in the seasons of spring, summer and fall, with increases rainfall in the months of November, January and March what may influence the sandization processes associated with torrential rainfall.

Les nombres aléatoires ont été de tous temps utilisés pour des jeux de hasard, plus récemment pour créer des codes secrets et ils sont aujourd'hui nécessaire à l'exécution de programmes informatiques. Les générateurs de nombres aléatoires sont maintenant bien éloignés de simples dés à lancer et sont constitués de circuits électroniques ou d'algorithmes. Ceci pose des problèmes quant à la reconnaissance du caractère aléatoire des nombres générés. De plus, de la même manière ou autrefois les dés étaient pipés pour augmenter les chances de gagner, il est aujourd'hui possible d'influencer la sortie des générateurs de nombres aléatoires.Ce sujet est donc toujours d'actualité avec des exemples récents très médiatisés. Ceci concernait en effet la console de jeu PS3 qui génère un nombre aléatoire constant où la distribution de clefs secrètes redondantes sur internet.Ce mémoire présente l'étude de plusieurs générateurs ainsi que diverses manières de les perturber. Il montre ainsi des faiblesses inhérentes à leurs conceptions et des conséquences possibles de leur défaillance sur des composants de sécurité. Ces travaux ont de plus permis de mettre en évidence l'importance des problématiques concernant le test des nombres aléatoires ainsi que des retraitements corrigeant des biais dans ces nombres. / Random numbers have been used through the ages for games of chance, more recently for secret codes and today they are necessary to the execution of computer programs. Random number générators have now evolved from simple dices to electronic circuits and algorithms. Accordingly, the ability to distinguish between random and non-random numbers has become more difficult. Furthemore, whereas in the past dices were loaded in order to increase winning chances, it is now possible to influence the outcome of random number generators.In consequence, this subject is still very much an issue and has recently made the headlines. Indeed, there was talks about the PS3 game console which generates constant random numbers and redundant distribution of secret keys on the internet.This thesis presents a study of several generators as well as different means to perturb them. It shows the inherent defects of their conceptions and possible consequences of their failure when they are embedded inside security components. Moreover, this work highlights problems yet to be solved concerning the testing of random numbers and the post-processing eliminating bias in these numbers distribution.

Na região da campanha gaúcha, no sudoeste do estado do Rio Grande do Sul, existem áreas que demonstram fragilidade em relação às características litológicas, pedológicas e da cobertura vegetal, principalmente, quando relacionadas às dinâmicas do clima. Os areais da região têm despertado especial atenção nas últimas décadas, devido a questões históricas, socioeconômicas e ambientais. O processo de arenização está relacionado à dinâmica de fenômenos naturais como as precipitações intensas e período de estiagens, estes associadas à dinâmica dos ventos. Contudo, frente aos estudos de simulação climática que projetam os possíveis cenários climáticos futuros, quais seriam as possíveis dinâmicas processuais na região dos areais? O presente trabalho tem por objetivo geral desenvolver um estudo observacional sobre a dinâmica das precipitações para a região no decorrer do século XX, buscando encontrar possíveis evidências de modificação na sua dinâmica em relação ao processo de arenização. O trabalho, também, analisou os dados de precipitação a partir do modelo downscaling Eta/CPTEC 40 km acoplado ao Modelo Climático Global HadCM3 para o cenário SRES A1B. Foram utilizados dados pluviométricos diários dos postos de Alegrete (RS) disponíveis pela Agência Nacional de Águas, os quais foram tratados estatisticamente (preenchimento de falhas, consistência dos dados, análise dos totais anuais, totais trimestrais, totais mensais, dias com chuvas ≥ 1, 10, 20, 30, 50, 80, 100 mm, índice simples de intensidade diária – SDII, número de dias com chuvas ≤ 1 mm, comprimento máximo do período seco – CDD e o comprimento máximo do período seco mensal – CDDmês), em relação a sua dinâmica no decorrer da série (variabilidade, tendências e ocorrência de eventos extremos) através da aplicação do Teste de Mann-Kendall de significância estatística. Após a aplicação deste teste, os resultados demonstraram que a maior parte da série não apresentou tendência significativa à modificação, sendo encontradas variações normais durante o período analisado. Em relação aos fenômenos climáticos de baixa frequência como o El Niño Oscilação Sul (ENOS) e a Oscilação Decadal do Pacífico (ODP), foram verificadas suas correspondências utilizando o Índice de Anomalia de Chuva. Após sua aplicação, os resultados demonstraram que ambos os fenômenos (ENOS e ODP) modulam as precipitações anuais na região. Verificou-se, também, que as mudanças consideradas significativas pelo Teste de Mann-Kendall no século XX, sobretudo quanto à ocorrência de eventos extremos de precipitação, apresentaram forte relação com os processos de arenização associados à dinâmica hídrica. O aumento da frequência desses eventos no decorrer do século XX pode ter contribuído para a intensificação de parte dos processos de arenização na região. Já os resultados da modelagem climática apontaram para um aumento das precipitações nas estações da primavera, verão e outono, com incrementos pluviométricos nos meses de novembro, janeiro e março, que podem vir a influenciar nos processos arenização associados às precipitações torrenciais. / In the southwestern state of Rio Grande do Sul, in the Campos/grassland there are areas showing fragility related to soil, vegetation and climatic characteristics. The sands of the region in recent decades have attracted special attention due to historical issues, socio economic and environmental factors. The process of sandization is related to the dynamics of natural phenomena such as intense rainfall and drought period, which are associated to winds dynamic. However, compared to studies of climate simulation to design the possible future climate scenarios, which would be possible in the area dynamics of sands? The aim of this study is to develop observational analysis on the dynamics of rainfall for the region during the twentieth century, trying to find possible evidence of change in its dynamics in relation to the process of sandization. The study analyzed rainfall data from climate simulation of the precipitation from the downscaling model Eta / CPTEC 40 km coupled to the Global Climate Model output of HadCM3 for the SRES A1B scenario. Daily rainfall data of stations Alegrete (RS) available through the Agência Nacional de Águas were used, which were statistically (gap filling, data consistency, analysis of annual totals, quarterly totals, monthly totals, days with rainfall ≥ 1, 10, 20, 30, 50, 80, 100 mm, simple daily intensity index - SDII, number of days with rains ≤ 1 mm, maximum length of the dry period - CDD and the maximum length of the dry period monthly – CDDmonthly), analyzed in terms of their dynamic throughout the series (variability, trends and extreme events) by applying the Mann-Kendall. The results showed that most of the series showed no significant tendency to changes, with normal variations encountered during the period. The low frequency climatic phenomena such as El Niño Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) were evaluated for their correspondences using the rainfall anomaly index (RAI). The results showed that both phenomena (ENSO and PDO) modulate annual rainfall in the region. It is also significant that the changes assessed by the Mann-Kendall in the twentieth century, on the occurrence of extreme precipitation events, showed a great relationship with the processes associated with sandization water dynamics. The increased frequency of these events during the twentieth century may have contributed to the intensification of the processes of sandization in the region. The results of climate modeling indicated increased rainfall in the seasons of spring, summer and fall, with increases rainfall in the months of November, January and March what may influence the sandization processes associated with torrential rainfall.

Após o ajustamento de observações pelo método dos mínimos quadrados (MMQ) ter sido realizado, é possível a detecção e a identificação de erros não aleatórios nas observações, por meio de testes estatísticos. A teoria da confiabilidade faz uso de medidas adequadas para quantificar o menor erro detectável em uma observação, e a sua influência sobre os parâmetros ajustados, quando não detectado. A teoria de confiabilidade convencional foi desenvolvida para os procedimentos de teste convencionais, como o data snooping, que pressupõem que apenas uma observação está contaminada por erros grosseiros por vez. Recentemente foram desenvolvidas medidas de confiabilidade generalizadas, relativas a testes estatísticos que pressupõem a existência, simultânea, de múltiplas observações com erros (outliers). Outras abordagens para o controle de qualidade do ajustamento, alternativas a estes testes estatísticos, também foram propostas recentemente, como por exemplo, o método QUAD (Quasi-Accurate Detection of outliers method). Esta pesquisa tem por objetivo fazer um estudo sobre o controle de qualidade do ajustamento de observações geodésicas, por meio de experimentos em uma rede GPS (Global Positioning System), utilizando tanto os métodos convencionais quanto o atual estado da arte. Desta forma, foram feitos estudos comparativos entre medidas de confiabilidade convencionais e medidas de confiabilidade generalizadas para dois outliers simultâneos, bem como estudos comparativos entre o procedimento data snooping e testes estatísticos para a identificação de múltiplos outliers. Também se investigou como a questão das variâncias e covariâncias das observações, bem como a geometria/configuração da rede GPS em estudo, podem influenciar nas medidas de confiabilidade, tanto na abordagem convencional, quanto na abordagem generalizada. Por fim, foi feito um estudo comparativo entre o método QUAD e os testes estatísticos para a identificação de erros. / After the adjustment of observations has been carried out by Least Squares Method (LSM), it is possible to detect and identify non-random errors in the observations using statistical tests. The reliability theory makes use of appropriate measures to quantify the minimal detectable bias (error) in an observation, and its influence on the adjusted parameters, if not detected. The conventional reliability theory has been developed for conventional testing procedures such as data snooping, which assumes that only one observation is contaminated by errors at a time. Recently, generalized measures of reliability has been developed, relating to statistical tests that assumes the existence, simultaneous, of multiple observations with errors (outliers). Other approaches to the quality control of the adjustment, alternatives to these statistical tests, were also proposed recently, such as the QUAD method (Quasi-Accurate Detection of outliers method). The goal of this research is to make a study about the quality control of the adjustment of geodetic observations, by means of experiments in a GPS (Global Positioning System) network, using both conventional methods and the current state of the art. In this way, comparisons were made between conventional reliability measures and generalized measures of reliability for two outliers, as well as comparisons between the data snooping procedure and statistical tests to identify multiple outliers. It was also investigated how the variances and covariances of the observations, as well as the geometry/configuration of the GPS network in study, can influence the measures of reliability, both in the conventional approach and in the generalized approach. Finally, a comparison was made between the QUAD method and the statistical tests to identify outliers (errors).

Na região da campanha gaúcha, no sudoeste do estado do Rio Grande do Sul, existem áreas que demonstram fragilidade em relação às características litológicas, pedológicas e da cobertura vegetal, principalmente, quando relacionadas às dinâmicas do clima. Os areais da região têm despertado especial atenção nas últimas décadas, devido a questões históricas, socioeconômicas e ambientais. O processo de arenização está relacionado à dinâmica de fenômenos naturais como as precipitações intensas e período de estiagens, estes associadas à dinâmica dos ventos. Contudo, frente aos estudos de simulação climática que projetam os possíveis cenários climáticos futuros, quais seriam as possíveis dinâmicas processuais na região dos areais? O presente trabalho tem por objetivo geral desenvolver um estudo observacional sobre a dinâmica das precipitações para a região no decorrer do século XX, buscando encontrar possíveis evidências de modificação na sua dinâmica em relação ao processo de arenização. O trabalho, também, analisou os dados de precipitação a partir do modelo downscaling Eta/CPTEC 40 km acoplado ao Modelo Climático Global HadCM3 para o cenário SRES A1B. Foram utilizados dados pluviométricos diários dos postos de Alegrete (RS) disponíveis pela Agência Nacional de Águas, os quais foram tratados estatisticamente (preenchimento de falhas, consistência dos dados, análise dos totais anuais, totais trimestrais, totais mensais, dias com chuvas ≥ 1, 10, 20, 30, 50, 80, 100 mm, índice simples de intensidade diária – SDII, número de dias com chuvas ≤ 1 mm, comprimento máximo do período seco – CDD e o comprimento máximo do período seco mensal – CDDmês), em relação a sua dinâmica no decorrer da série (variabilidade, tendências e ocorrência de eventos extremos) através da aplicação do Teste de Mann-Kendall de significância estatística. Após a aplicação deste teste, os resultados demonstraram que a maior parte da série não apresentou tendência significativa à modificação, sendo encontradas variações normais durante o período analisado. Em relação aos fenômenos climáticos de baixa frequência como o El Niño Oscilação Sul (ENOS) e a Oscilação Decadal do Pacífico (ODP), foram verificadas suas correspondências utilizando o Índice de Anomalia de Chuva. Após sua aplicação, os resultados demonstraram que ambos os fenômenos (ENOS e ODP) modulam as precipitações anuais na região. Verificou-se, também, que as mudanças consideradas significativas pelo Teste de Mann-Kendall no século XX, sobretudo quanto à ocorrência de eventos extremos de precipitação, apresentaram forte relação com os processos de arenização associados à dinâmica hídrica. O aumento da frequência desses eventos no decorrer do século XX pode ter contribuído para a intensificação de parte dos processos de arenização na região. Já os resultados da modelagem climática apontaram para um aumento das precipitações nas estações da primavera, verão e outono, com incrementos pluviométricos nos meses de novembro, janeiro e março, que podem vir a influenciar nos processos arenização associados às precipitações torrenciais. / In the southwestern state of Rio Grande do Sul, in the Campos/grassland there are areas showing fragility related to soil, vegetation and climatic characteristics. The sands of the region in recent decades have attracted special attention due to historical issues, socio economic and environmental factors. The process of sandization is related to the dynamics of natural phenomena such as intense rainfall and drought period, which are associated to winds dynamic. However, compared to studies of climate simulation to design the possible future climate scenarios, which would be possible in the area dynamics of sands? The aim of this study is to develop observational analysis on the dynamics of rainfall for the region during the twentieth century, trying to find possible evidence of change in its dynamics in relation to the process of sandization. The study analyzed rainfall data from climate simulation of the precipitation from the downscaling model Eta / CPTEC 40 km coupled to the Global Climate Model output of HadCM3 for the SRES A1B scenario. Daily rainfall data of stations Alegrete (RS) available through the Agência Nacional de Águas were used, which were statistically (gap filling, data consistency, analysis of annual totals, quarterly totals, monthly totals, days with rainfall ≥ 1, 10, 20, 30, 50, 80, 100 mm, simple daily intensity index - SDII, number of days with rains ≤ 1 mm, maximum length of the dry period - CDD and the maximum length of the dry period monthly – CDDmonthly), analyzed in terms of their dynamic throughout the series (variability, trends and extreme events) by applying the Mann-Kendall. The results showed that most of the series showed no significant tendency to changes, with normal variations encountered during the period. The low frequency climatic phenomena such as El Niño Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) were evaluated for their correspondences using the rainfall anomaly index (RAI). The results showed that both phenomena (ENSO and PDO) modulate annual rainfall in the region. It is also significant that the changes assessed by the Mann-Kendall in the twentieth century, on the occurrence of extreme precipitation events, showed a great relationship with the processes associated with sandization water dynamics. The increased frequency of these events during the twentieth century may have contributed to the intensification of the processes of sandization in the region. The results of climate modeling indicated increased rainfall in the seasons of spring, summer and fall, with increases rainfall in the months of November, January and March what may influence the sandization processes associated with torrential rainfall.

Le volume de données disponibles est en perpétuelle expansion. Il est primordial de fournir des méthodes efficaces et robustes permettant d'en extraire des informations pertinentes. Nous nous focalisons sur des données pouvant être représentées sous la forme de nuages de points dans un certain espace muni d'une métrique, e.g. l'espace Euclidien R^d, générées selon une certaine distribution. Parmi les questions naturelles que l'on peut se poser lorsque l'on a accès à des données, trois d'entre elles sont abordées dans cette thèse. La première concerne la comparaison de deux ensembles de points. Comment décider si deux nuages de points sont issus de formes ou de distributions similaires ? Nous construisons un test statistique permettant de décider si deux nuages de points sont issus de distributions égales (modulo un certain type de transformations e.g. symétries, translations, rotations...). La seconde question concerne la décomposition d'un ensemble de points en plusieurs groupes. Étant donné un nuage de points, comment faire des groupes pertinents ? Souvent, cela consiste à choisir un système de k représentants et à associer chaque point au représentant qui lui est le plus proche, en un sens à définir. Nous développons des méthodes adaptées à des données échantillonnées selon certains mélanges de k distributions, en présence de données aberrantes. Enfin, lorsque les données n'ont pas naturellement une structure en k groupes, par exemple, lorsqu'elles sont échantillonnées à proximité d'une sous-variété de R^d, une question plus pertinente est de construire un système de k représentants, avec k grand, à partir duquel on puisse retrouver la sous-variété. Cette troisième question recouvre le problème de la quantification d'une part, et le problème de l'approximation de la distance à un ensemble d'autre part. Pour ce faire, nous introduisons et étudions une variante de la méthode des k-moyennes adaptée à la présence de données aberrantes dans le contexte de la quantification. Les réponses que nous apportons à ces trois questions dans cette thèse sont de deux types, théoriques et algorithmiques. Les méthodes proposées reposent sur des objets continus construits à partir de distributions et de sous-mesures. Des études statistiques permettent de mesurer la proximité entre les objets empiriques et les objets continus correspondants. Ces méthodes sont faciles à implémenter en pratique lorsque des nuages de points sont à disposition. L'outil principal utilisé dans cette thèse est la fonction distance à la mesure, introduite à l'origine pour adapter les méthodes d'analyse topologique des données à des nuages de points corrompus par des données aberrantes / It is primordial to establish effective and robust methods to extract pertinent information from datasets. We focus on datasets that can be represented as point clouds in some metric space, e.g. Euclidean space R^d; and that are generated according to some distribution. Of the natural questions that may arise when one has access to data, three are addressed in this thesis. The first question concerns the comparison of two sets of points. How to decide whether two datasets have been generated according to similar distributions? We build a statistical test allowing to one to decide whether two point clouds have been generated from distributions that are equal (up to some rigid transformation e.g. symmetry, translation, rotation...).The second question is about the decomposition of a set of points into clusters. Given a point cloud, how does one make relevant clusters? Often, it consists of selecting a set of k representatives, and associating every point to its closest representative (in some sense to be defined). We develop methods suited to data sampled according to some mixture of k distributions, possibly with outliers. Finally, when the data can not be grouped naturally into $k$ clusters, e.g. when they are generated in a close neighborhood of some sub-manifold in R^d, a more relevant question is the following. How to build a system of $k$ representatives, with k large, from which it is possible to recover the sub-manifold? This last question is related to the problems of quantization and compact set inference. To address it, we introduce and study a modification of the $k$-means method adapted to the presence of outliers, in the context of quantization. The answers we bring in this thesis are of two types, theoretical and algorithmic. The methods we develop are based on continuous objects built from distributions and sub-measures. Statistical studies allow us to measure the proximity between the empirical objects and the continuous ones. These methods are easy to implement in practice, when samples of points are available. The main tool in this thesis is the function distance-to-measure, which was originally introduced to make topological data analysis work in the presence of outliers.

Fuel consumption is one of the key factors in determining expenses of operating a heavy-duty vehicle. A customer may therefor request an estimate of the fuel consumption of a given vehicle. Scania uses modular design when constructing heavy-duty vehicles. The modular design allows a customer to specify which building blocks to use when constructing the vehicle, such as gear box, engine and chassis type. The many possible combinations means that the same vehicle is rarely sold twice, which can make fuel consumption measurements unfeasible. This study investigates the accuracy of machine learning algorithms in predicting fuel consumption for heavy-duty vehicles. The study is conducted at Scania. Scania has also provided the data used in the study. This study also examines the prediction power of different parameters. Performance is evaluated by reporting the prediction error on both simulated data and operational measurements. The performance of Linear regression (LR), K-nearest neighbor (KNN) and Artificial neural networks (ANN) is compared using statistical hypothesis testing. It is found that using Country as an input parameter yields a performance increase in all the algorithms. The statistical evaluation procedure finds that ANNs have the lowest prediction error compared to LR and KNN in estimating fuel consumption on both simulated and operational data. The performance of the final models is comparable to models of previous studies in both the simulated and operational estimation scenarios. / Bränsleförbrukning utgör en av nyckelfaktorerna för att avgöra hur mycket det kostar att använda tunga lastbilar. En köpare av en tung lastbil kan därmed begära en uppskattning av hur mycket bränsle ett givet fordon förbrukar. Scania använder sig av en modulär designprincip vid fordonskonstruktion, vilket ger kunden möjlighet att bestämma vilka byggnadsblock som ska utgöra ett for- don. Detta gör att det kan vara omöjligt att mäta förbrukningen av ett tidigare icke-producerat fordon. Den här studien undersöker exaktheten av maskininlärningsalgoritmer för att estimera bränsleförbrukning av tunga lastbilar. Studien genomförs vid Scania, som även tillhandahåller data. Användbarheten av olika in-parametrar undersöks. Algoritmernas prestanda utvärderas genom att rapportera det kvadrerade felvärdet uppmätt mellan det riktiga uppmätta värdet och det av algoritmen uppskattade värdet. Bränsleförbrukning estimeras för simulerad data och för uppmätta värden från fordon i bruk. Tre kategorier av algoritmer undersöks: Artificiella neurala nätverk, linjär regression och K-nearest neighbor. Jämförelsen mellan algoritmer använder statistisk hypotes-testning. Resultatet visar att parametern som beskriver vilket land fordonet registrerats i förbättrar samtliga algoritmers estimering. Den statistiska utvärderingen finner att artificiella neurala nätverk ger det lägsta felet av de tre kategorierna av algoritmer i estimering av simulerade och uppmätta värden. De slutgiltiga modellernas exakthet är jämförbar med resultat från tidigare studier.

Este trabalho propõe um método com base no planejamento estatístico de testes de confiabilidade para proporcionar um tratamento quantitativo aos dois primeiros níveis da abordagem de padrões baseados em metas (Goal-Based Standards). O uso do método é demonstrado em dois exemplos práticos, através da sua aplicação na meta de confiabilidade dos componentes do sistema de pós-tratamento de gases de exaustão, em motores a diesel de veículos automotivos e marítimos. Os fundamentos do trabalho incluem a teoria do planejamento estatístico de testes de confiabilidade, os princípios do GBS, tipos e características de metas de confiabilidade, a ferramenta de avaliação de segurança formal (FSA), e da análise do modo e efeito da falha (FMEA). A originalidade da contribuição do trabalho está na combinação das técnicas de planejamento de testes de confiabilidade com os princípios do GBS para quantificar o nível de atendimento das metas de confiabilidade. Dessa forma, é possível ajustar o programa de testes na verificação das metas de segurança, aumentando o conhecimento sobre o desempenho do sistema. O método é de simples aplicação permitindo a sua aplicação expedita e integrada aos processos de desenvolvimento de sistemas. / This research proposes a probabilistic method based on reliability test planning in order to provide a quantitative approach to the Tier I and II of the Goal-Based Standards (GBS). The use of the method is exhibited through its application in the reliability goal of the components of the exhaust gases post-treatment system in diesel engines for automotive and marine vehicles. The fundamentals of this work includes the theory of statistical design of reliability tests, the GBS principles, a brief description of the types and characteristics of reliability goals, the tool of Formal Safety Assessment (FSA) recommended for marítima projects, and the risk qualitative methodology based on Failure Mode Effect Analysis (FMEA). This theoretical framework was applied to two practical examples, one in the automotive industry and the other in the shipbuilding sector. The originality of this research lies in the combination of the reliability test planning techniques with the principles of GBS, in order to verify, from the whole project tests planning, the reliability goals of the basic components as a fundamental step in the assessment of system safety. The testing program can be adjusted to focus on verifying the safety goals, so that the level of knowledge about the product performance before it is delivered to the client. This work also offers the benefit of providing an easy method of system safety assessment, which allows a large number of companies to use it and to integrate it into their product development process.