Cette thèse propose une infrastructure pour la spécification de gestionnaires de présentations multimédias spatio-temporelles (JAGUAR). Un gestionnaire assure la définition, le stockage, l'interrogation et la mise en forme des présentations qui sont stockées dans un système de gestion de bases de données multimédias. Les gestionnaires spécifiés servent de médiateurs entre des applications multimédias et des sources hétérogènes d'objets réparties et accessibles au travers du Web (via leur URL). Les objets gérés par un gestionnaire pour un ensemble d'applications sont décrits par un schéma de données qui associe à chaque type une présentation par défaut. Ainsi ce schéma définit la manière dont les objets sont vus par les applications. Un modèle spatio-temporel a été défini pour traiter de manière homogène les objets intégrés dans les présentations. Ce modèle permet également de décrire un objet composé en mettant en évidence les relations spatio-temporelles entre ses composants. Nous proposons également le langage OQLiST qui intègre des opérateurs spatiaux et temporels pour la spécification et l'interrogation de présentations. Ainsi, le langage et le modèle permettent de spécifier, d'interroger et de représenter de manière homogène les descriptions inter et intra-médias. Un prototype de gestionnaire a été implanté pour valider l'infrastructure JAGUAR. Il a été adapté à la construction d'applications sur des plates-formes SMIL et Java Media Framework (JMF). Ce gestionnaire a été utilisé pour la spécification et la mise en oeuvre d'une application touristique. Il a également été employé pour spécifier un outil de visualisation d'objets stockés dans un entrepo>t de données.

Les travaux développés dans cette thèse visent à assister le processus d'ingénierie des exigences temporelles pour les systèmes complexes à contraintes de temps. Nos contributions portent sur trois volets : la spécification des exigences, la modélisation du comportement et la vérification. Pour le volet spécification, une nouvelle classification des exigences temporelles les plus communément utilisées a été proposée. Ensuite, afin de cadrer l'utilisateur durant l'expression des exigences, une grammaire de spécification à base de motifs prédéfinis en langage naturel est développée. Les exigences générées sont syntaxiquement précises et correctes quand elles sont prises individuellement, néanmoins cela ne garantie pas la cohérence de l'ensemble des exigences exprimées. Ainsi, nous avons développé des mécanismes capables de détecter certains types d'incohérences entre les exigences temporelles. Pour le volet modélisation du comportement, nous avons proposé un algorithme de transformation des state-machine avec des annotations temporelles en des automates temporisés. L'idée étant de manipuler une notation assez intuitive et de générer automatiquement des modèles formels qui se prêtent à la vérification. Finalement, pour le volet vérification, nous avons adopté une technique de vérification à base d'observateurs et qui repose sur le model-checking. Concrètement, nous avons élaboré une base de patterns d'observation (ou observateurs) ; chacun des patterns développés est relatif à un type d'exigence temporelle dans la nouvelle classification. Ainsi, la vérification est réduite à une analyse d'accessibilité des états correspondants à la violation de l'exigence associée

Réduire la vulnérabilité et accroître la résilience des sociétés d'aujourd'hui aux fortes précipitations et inondations exige de mieux caractériser leur très forte variabilité spatio-temporelle observable sur une grande gamme d'échelle. Nous mettons donc en valeur tout au long de cette thèse l'intérêt méthodologique d'une approche multifractale comme étant la plus appropriée pour analyser et simuler cette variabilité. Cette thèse aborde tout d'abord le problème de la qualité des données, qui dépend étroitement de la résolution temporelle effective de la mesure, et son influence sur l'analyse multifractale et la détermination de lois d'échelle des processus de précipitations. Nous en soulignons les conséquences pour l'hydrologie opérationnelle. Nous présentons la procédure SERQUAL qui permet de quantifier cette qualité et de sélectionner les périodes correspondant aux critères de qualité requise. Un résultat surprenant est que les longues chronologies de pluie ont souvent une résolution effective horaire et rarement de 5 minutes comme annoncée. Ensuite, cette thèse se penche sur les données sélectionnées pour caractériser la structure temporelle et le comportement extrême de la pluie. Nous analysons les sources d'incertitudes dans les méthodes multifractales " classiques " d'estimation des paramètres et nous en déduisons des améliorations pour tenir compte, par exemple, de la taille finie des échantillons et des limites de la dynamique des capteurs. Ces améliorations sont utilisées pour obtenir les caractéristiques multifractales de la pluie à haute résolution de 5 minutes pour plusieurs départements de la France (à savoir, les départements 38, 78, 83 et 94) et pour aborder la question de l'évolution des précipitations durant les dernières décennies dans le cadre du changement climatique. Cette étude est confortée par l'analyse de mosaïques radars concernant trois événements majeurs en région parisienne. Enfin, cette thèse met en évidence une autre application des méthodes développées, à savoir l'hydrologie karstique. Nous discutons des caractéristiques multifractales des processus de précipitation et de débit à différentes résolutions dans deux bassins versant karstiques au sud de la France. Nous analysons, en utilisant les mesures journalière, 30 minutes et 3 minutes, la relation pluie-débit dans le cadre multifractal. Ceci est une étape majeure dans la direction d'une définition d'un modèle multi-échelle pluie-débit du fonctionnement des bassins versants karstiques

La Corse faisant partie des petits réseaux insulaires non-interconnectés, son approvisionnement énergétique est très particulier. En effet, comme toutes les îles, elle doit se suffire à elle-même. Une solution souvent adoptée pour pallier à cet isolement, consiste à recourir aux énergies renouvelables. Cependant, à cause de leur caractère intermittent, elles ne sont insérées que de manière limitée au sein des réseaux électriques. Il est nécessaire d'utiliser en parallèle d'autres moyens de production d'énergie, avec comme principale difficulté, la gestion optimale de la bascule entre ces deux types d'énergie. Cette étude s'inscrit dans le cadre de la prédiction de la ressource solaire et photovoltaïque dans le but de quantifier l'énergie disponible et de permettre une gestion optimale de la transition entre énergies intermittentes et conventionnelles. Tout au long de ces travaux, nous avons ainsi testé différentes techniques de prédiction sur quatre horizons susceptibles d'intéresser un gestionnaire de réseau : j+1, h+24, h+1 et m+5. A l'issue de toutes ces manipulations, nous pouvons conclure que suivant l'horizon considéré, la hiérarchisation des différents prédicteurs fluctue. On retiendra ainsi que, pour l'horizon j+1, il est intéressant d'utiliser une approche à base de réseaux de neurones en prenant soin de stationnariser les séries temporelles et d'utiliser des variables exogènes. Pour l'horizon h+1, une méthodologie hybride couplant la robustesse des modèles autorégressifs et la non-linéarité des modèles connexionnistes permet d'obtenir des résultats très satisfaisants. Pour le cas h+24, les réseaux de neurones à sorties multiples donnent de très bons résultats. Concernant l'horizon m+5, les conclusions sont moins catégoriques. Ainsi, même si les réseaux de neurones sont les plus performants, la simplicité et les résultats d'une approche basée sur la persistance, nous conduisent à préconiser principalement ce prédicteur. L'ensemble des méthodologies proposées et des résultats obtenus sont complémentaires avec les travaux de prédiction bibliographiques étudiés. Les méthodologies développées pourraient, à terme, être reprises comme éléments de prédiction dans des outils globaux de contrôle et de commande des systèmes énergétiques.

Les données temporelles sont présentes dans de nombreuses applications utilisant des Systèmes de Gestion de Bases de Données (SGBD). Aussi, la plupart de ces systèmes offrent des types correspondant aux concepts de date et de durée, grâce auxquels il est possible de modéliser des associations temporelles simples, comme par exemple la date de naissance ou l'âge d'une personne. Toutefois, à quelques nuances près, aucun de ces systèmes n'offre des abstractions dédiées à la modélisation d'associations temporelles plus complexes, telles que l'historique du salaire d'un employé, ou la séquence d'annotations attachées à une vidéo. Dès lors, ces associations doivent être codées au travers de constructeurs de type tels que ''liste'' et ''n-uplet'', et la sémantique de ce codage doit être intégrée dans la logique des programmes applicatifs, accroissant par là leur complexité. Pour combler ces lacunes, des extensions dites ''temporelles'' de modèles et de langages pour Bases de Données ont été proposées. Cette thèse analyse et unifie les contributions de ces travaux, dans le but de les intégrer dans une extension temporelle du standard pour SGBD à objets de l'ODMG. Le résultat est une plate-forme logicielle baptisée TEMPOS, fondée sur trois modèles de sophistication croissante : un modèle du temps, un modèle d'historiques et un modèle d'objets et de propriétés temporels. Ce dernier fournit des fonctionnalités facilitant la transformation de bases de données conformes à l'ODMG en des bases de données temporelles. à partir de ces trois modèles, des extensions des langages de spécification de schéma et d'interrogation de l'ODMG sont définies. Enfin, un outil de visualisation basé sur un nouveau paradigme de navigation interactive au travers d'objets temporels est développé. L'ensemble des propositions sont formalisées, implantées au dessus d'un SGBD commercial, et validées par des études de cas.

Les tendances spatiales et temporelles du mercure en Arctique ont été étudiées au travers de l'analyse de ce métal dans les tissus durs, i.e. dents et poils, des phoques annelés (Phoca hispida) et des ours polaires (Ursus maritimus). Aucune influence du sexe sur les concentrations n'a été détectée dans les tissus de ces deux espèces alors que l'âge est apparu comme un facteur d'influence important.Deux tendances spatiales ont été observées dans les tissus de ces deux espèces : un premier gradient d'augmentation du mercure de l'Est vers l'Ouest de l'Arctique, i.e. de Svalbard, vers le Groenland et enfin, l'Arctique canadien, et un second du Sud vers le Nord de l'Arctique canadien, résultant très probablement de la minéralogie du socle rocheux, mais aussi potentiellement de facteurs biotiques et abiotiques.Une tendance à l'augmentation des concentrations de mercure a été globalement détectée entre la période préindustrielle et la fin du XXe siècle. Cependant, les variations temporelles associées à la seconde partie du XXe siècle révèlent une augmentation continue dans l'Ouest de l'Arctique et une tendance à la diminution dans l'Est de l'Arctique, cette différence étant probablement liée à des apports distincts des masses d'air atmosphériques à ces deux régions. Par ailleurs, une composante de variabilité climatique pourrait contribuer aux variations observées ces dernières décennies en influençant les habitudes alimentaires de ces prédateurs marins arctiques. Ainsi, les isotopes stables d'azote et de carbone s'avèrent être un outil essentiel à coupler aux études sur les tendances de mercure pour permettre de déterminer la part d'un changement dans le régime alimentaire ou dans les niveaux environnementaux.Cette étude a mis en évidence l'importance des poils comme tissu de monitoring non-invasif et pertinent pour un suivi régulier voire annuel tandis que l'utilisation des dents s'avère être plus adaptée à la reconstruction de tendances sur le long-terme.

Il est difficilement concevable de construire les systèmes de sécurité sans avoir une bonne connaissance préalable des activités malveillantes pouvant survenir dans le réseau. Malheureusement, celle-ci n'est pas aisément disponible, ou du moins elle reste anecdotique et souvent biaisée. Cette thèse a pour objectif principal de faire progresser l'acquisition de ce savoir par une solide méthodologie. Dans un premier temps, il convient de travailler sur un ensemble intéressant de données. Nous avons déployé un réseau distribué de sondes, aussi appelées pots de miel, à travers le monde. Ces pots de miel sont des machines sans activité particulière, qui nous ont permis de capturer un gros volume de données suspectes sur plusieurs mois. Nous présentons dans cette thèse une méthodologie appelée HoRaSis (pour Honeypot Traffic Analysis), qui a pour but d'extraire automatiquement des informations originales et intéressantes à partir de cet ensemble remarquable de données. Elle est formée de deux étapes distinctes: i) la discrimination puis ii) l'analyse corrélative du trafic collecté. Plus précisément, nous discriminons d'abord les activités observées qui partagent une empreinte similaire sur les sondes. La solution proposée s'appuie sur des techniques de classification et de regroupement. Puis, dans une seconde phase, nous cherchons à identifier les précédentes empreintes qui manifestent des caractéristiques communes. Ceci est effectué sur les bases d'une technique de graphes et de recherche de cliques. Plus qu'une technique, l'approche HoRaSis que nous proposons témoigne de la richesse des informations pouvant être récupérées à partir de cette vision originale du trafic malicieux de l'Internet. Elle prouve également la nécessité d'une analyse rigoureuse et ordonnée du trafic pour parvenir à l'obtention de cette base de connaissances susmentionnée.

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse portent sur l'organisation de collections multimédia personnelles acquises par un appareil mobile. Ce type de données est désormais de plus en plus présent dans la vie courante avec l'apparition d'appareils photographiques numériques, de téléphones mobiles équipés de capteur photographique ou encore de caméras numériques. Le problème posé est ainsi la recherche et l'indexation de ces collections afin de faciliter leur exploration future. Dans notre travail, nous nous sommes focalisés sur la classification de collections d'images personnelles acquises à partir de capteurs photographiques intégrés dans un téléphone portable. Nous avons choisi de traiter la structuration de la collection d'images comme un problème de classification. Notre approche est basée sur la construction de deux partitions distinctes, l'une temporelle et l'autre spatiale, à partir des métadonnées des images : leur date et leur géolocalisation. Les principaux ingrédients de notre approche sont les modèles de mélange gaussien, dont les paramètres sont estimés avec une adaptation de l'algorithme EM, et le critère statistique ICL pour déterminer la complexité des modèles. Un algorithme incrémental d'optimisation du critère ICL est tout d'abord proposé, permettant la construction de partitions non-hiérarchiques de manière automatique. Il est ensuite combiné avec un algorithme agglomératif pour fournir un algorithme hiérarchique incrémental, afin de pouvoir concevoir des résumés de la collection. Enfin nous proposons plusieurs techniques, combinant les partitions obtenues, pour construire des partitions hybrides spatio-temporelles, prenant en compte les contraintes d'IHM sur un appareil mobile.

Les performances temporelles d'une architecture de contrôle-commande conditionnent fortement celles du système automatisé de production commandé. Pour maîtriser ces performances temporelles, l'architecte automaticien doit pouvoir les évaluer à chaque phase du cycle de développement : de l'étude d'avant-projet à la conception détaillée ainsi que lors de la mise au point. Il n'a cependant pas les mêmes attentes concernant les performances estimées. Des résultats approximatifs, obtenus rapidement à partir de données encore imprécises, lui suffisent en début de cycle de développement, alors que des prévisions fiables, même si elles sont plus difficiles à obtenir, lui sont nécessaires en conception détaillée. L'approche que nous présentons prend en compte ces différents besoins et contraintes. Elle consiste en une méthode d'évaluation des performances temporelles d'architectures de commande complexes distribuées en réseaux, destinée à accompagner l'architecte tout au long du cycle de développement. Cette méthode est basée sur une modélisation modulaire du comportement temporel de la commande par réseaux de Petri Colorés Temporisés. Pour ce faire, trois temps sont nécessaires dans la modélisation. La modélisation de l'architecture fonctionnelle consiste à représenter les fonctions de commande, et leurs interactions. La modélisation de l'architecture matérielle permet de traduire la topologie et les connexions entre équipements de commandes (automates programmables, réseaux de communication, ...). L'affectation des fonctions de commande aux équipements ainsi que la prise en compte des communications entre ces fonctions via des réseaux de communication constitue le modèle de l'architecture opérationnelle. Une fois le modèle de comportement de l'ensemble de l'architecture opérationnelle constitué, l'évaluation des performances temporelles est réalisée par simulation du réseau de Petri obtenu. Pour valider notre approche, nous traitons un exemple significatif à l'aide de la plate forme logicielle Design CPN. Cette étude de cas nous permet de présenter une série d'études portant sur la convergence de nos modèles, sur la sensibilité des résultats de simulation aux erreurs de paramétrages et sur la précision des performances obtenues par simulation en les confrontant à celles mesurées sur le système réel.

Dans ce manuscrit de thèse, nous évoquons différents aspects de la propagation et de l'émission des ondes électromagnétiques en milieu diffusant.<br /><br />Dans une première partie, nous montrons que l'Équation de Transfert Radiatif (ETR) est un très bon outil pour l'étude de la propagation de lumière en milieu complexe. À l'aide de ce formalisme, nous étudions l'évolution de la cohérence spatiale du faisceau au sein du milieu. Ensuite, nous décrivons une démonstration rigoureuse de l'équation de la diffusion à partir d'une approche modale de l'ETR et clarifions la dépendance du coefficient de diffusion à l'absorption. Enfin, nous nous intéressons aux fluctuations temporelles d'intensité diffusée et montrons que l'utilisation de l'ETR permet d'aller au-delà du régime diffusif décrit par la théorie de la spectroscopie par ondes diffuses (DWS).<br /><br />La seconde partie est centrée sur l'étude de l'émission de lumière en milieu complexe. Dans un premier temps, nous étudions l'amplification de lumière diffusée dans un système à gain appelé laser aléatoire et montrons qu'il existe un seuil laser en régime de rétroaction incohérente. Ce seuil est quantifié en utilisant une approche modale de l'ETR. Ensuite, nous évoquons la modification du taux de fluorescence d'une molécule placée dans un milieu complexe. Nous mettons au point un modèle permettant de remplacer le milieu diffusant par un milieu homogène effectif moyen prenant en compte la diffusion multiple et les interactions entre diffuseurs. Enfin, nous nous attardons sur le calcul du champ retourné temporellement dans un milieu complexe. Pour cela, nous étendons l'expression connue en acoustique au cas des ondes électromagnétiques.