Les travaux présentés dans cette thèse s’inscrivent dans le cadre des recherches menés sur la conception et implémentation des systèmes sur puce à hautes performances afin d’accélérer et faciliter la conception ainsi que la mise en œuvre des applications de traitement systématique à parallélisme de données massif. Nous définissons dans ce travail un système SIMD massivement parallèle sur puce nommé mppSoC : massively parallel processing System on Chip. Ce système est générique et paramétrique pour s’adapter à l’application. Nous proposons une démarche de conception rapide et modulaire pour mppSoC. Cette conception se base sur un assemblage de composants ou IPs. À cette fin, une bibliothèque mppSoCLib est mise en place. Le concepteur pourra directement choisir les composants nécessaires et définir les paramètres du système afin de construire une configuration SIMD répondant à ses besoins. Une chaîne de génération automatisée a été développée. Cette chaîne permet la génération automatique du code VHDL d’une configuration mppSoC modélisée à haut niveau d’abstraction (UML). Le code VHDL produit est directement simulable et synthétisable sur FPGA. Cette chaîne autorise la définition à un haut niveau d’abstraction d’une configuration adéquate à une application donnée. À partir de la simulation du code généré automatiquement, nous pouvons modifier la configuration dans une démarche d’exploration pour le moment semi-automatique. Nous validons mppSoC dans un contexte applicatif réel de traitement vidéo à base de FPGA. Dans ce même contexte, une comparaison entre mppSoC et d’autres systèmes montre les performances suffisantes et l’efficacité de mppSoC. / The main purpose of this PhD is to contribute to the design and implementation of high-performance Systems on Chip to accelerate and facilitate the design and execution of systematic data parallel applications. A massively parallel SIMD processing System-on-Chip named mppSoC is defined. This system is generic, parametric in order to be adapted to the application requirements. We propose a rapid and modular design method based on IP assembling to construct an mppSoC configuration. To this end, an IP library, mppSoCLib, is implemented. The designer can select the necessary components and define the parameters to implement the SIMD configuration satisfying his needs. An automated generation chain was developed. It allows the automatic generation of the corresponding VHDL code of an mppSoC configuration modeled at high abstraction level model (in UML). The generated code is simulable and synthetizable on FPGA. The developed chain allows the definition at a high abstraction level of an mppSoC configuration adequate for a given application. Based on the simulation of the automatically generated code, we can modify the SIMD configuration in a semi-automatic exploration process. We validate mppSoC in a real video application based on FPGA. In this same context, a comparison between mppSoC and other embedded systems shows the sufficient performance and effectiveness of mppSoC.

Description générale des principales methodes de compactage. Etude des expériences et évaluation des methodes de compactage réalisées en vue de leur application sur des langages déterminés. Synthèse et critique des différentes methodes expérimentées.

L'origine des positrons galactiques reste un des sujets les plus controversés de l'Astrophysique des hautes énergies depuis la découverte de la raie d'annihilation électron-positron en provenance du centre galactique à la fin des années 1970. L'étude de la raie d'annihilation à 511 keV est actuellement un des objectifs majeurs de SPI : le spectromètre d'INTEGRAL.<br />Cette thèse s'ouvre sur l'étude de la partie centrale de SPI: son plan de détection. La procédure de calibration en énergie ainsi que l'étude de la dégradation des détecteurs sont reportées. Par la suite, une étude approfondie du bruit de fond instrumental permet d'utiliser SPI dans les meilleures conditions. Le traitement des données aboutit alors à des cartes du ciel et des spectres avec une précision inégalée. Pour finir, les contributions des diverses sources potentielles de positrons galactiques sont confrontées aux résultats obtenus.

Plusieurs phénomènes modifient la redistribution du bore dans le silicium fortement implanté. Pendant le recuit thermique d'activation, les interactions entre les dopants et les défauts d'implantations viennent affecter et complexifier la redistribution du bore. A cela peut venir s'ajouter des phénomènes de précipitation dans les régions sursaturées en dopants. Ces interactions peuvent conduire à la désactivation partielle des dopants. Cette thèse traite en particulier de la précipitation ou mise amas du bore dans le silicium fortement implanté. Ces questions sont étudiées en sonde atomique tomographique. Des outils statistiques sont développés pour caractériser la mise en amas. Les théories non classiques de germination sont explorées pour comprendre la formation de germes dilués. Enfin, un modèle couplant diffusion et germination classique est proposé pour prédire l'allure des profils de concentration en dopant après recuit thermique.

De part leur dimension élevée, les données de puces à ADN nécessitent l'application de méthodes statistiques pour en extraire une information pertinente. Dans le cadre de l'étude des différences entre deux agonistes de PPAR (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor), nous avons sélectionné trois méthodes de sélection de variables : T-test, Nearest Shrunken Centroids (NSC) et Support Vector Machine – Recursive Feature Elimination. Ces méthodes ont été testées sur des données simulées et sur les données réelles de l'étude PPAR. En parallèle, une nouvelle méthodologie, MetRob, a été développée afin d'améliorer la robustesse ce ces méthodes vis à vis de la variabilité technique des puces à ADN, ainsi que leur reproductibilité. Cette nouvelle méthodologie permet principalement d'améliorer la valeur prédictive positive, c'est-à-dire la confiance accordée aux résultats. La méthode NSC s'est révélée la plus robuste et ce sont donc les résultats de cette méthode, associée à MetRob, qui ont été étudiés d'un point de vue biologique.

Présentation d'un système d'analyse d'image effectué avec les contraintes suivantes : obtenir un nombre suffisant de niveaux de différenciation permettant de traiter l'information non seulement avec des critères de forme mais également avec des critères lies au comportement du signal ; avoir la possibilité d'analyser des images de grande taille ; ne pas figer le traitement au problème posé.

Le Burst Alert Telescope (BAT) à bord du satellite Swift est un instrument très performant pour l'astronomie des rayons X-durs/gamma. L'énorme champ de vue, la bonne sensibilité et la stratégie de pointage couvrant tout le ciel font de BAT un instrument adapté pour observer des sources connues et pour étudier les nouveaux objets variables. Dans cette thèse une description détaillée des nouvelles procédures pour analyser les données de survey de BAT est fournie et les premiers résultats astrophysiques de sources galactiques en accrétion sont discutés. Trois binaires X ont été étudiées : le microquasar GRO J1655-40, le SFXT IGR J08408-4503 et le LMXB symbiotique 4U 1954+319. L'émission gamma due `a la décroissance des éléments radioactifs des novae a été aussi recherchée. L'émission de RS Oph, probablement liée au chauffage par choc, a été détectée. La probabilité de détecter une nova durant le temps de vie de Swift a été estimée en utilisant une approche Monte Carlo.

De nos jours, les données disponibles deviennent de plus en plus volumineuses et elles peuvent être de nature très diverse : vagues, manquantes, numériques, symboliques par exemple. Or ce qui importe à l'utilisateur, ce ne sont pas les données elles-mêmes, mais les connaissances qu'on peut en extraire. Face à la quantité de données disponibles, le traitement efficace de données est problématique. Dans cette thèse, nous adoptons une approche d'extraction de connaissances à partir de données basée sur l'apprentissage inductif, plus précisément, par arbres de décision.<br /><br />De façon générale, un système construit par apprentissage inductif a pour but de discriminer les individus de différentes classes. Sa qualité dépend de la capacité de discrimination qu'il acquiert au cours de l'apprentissage au travers des données. En particulier, un algorithme de construction d'arbre de décision procède par évaluation successive de la capacité de discrimination des attributs pour construire l'arbre de décision.<br /><br />Nos travaux concernent l'étude des mesures de discrimination tant classiques que floues, et leurs applications en apprentissage inductif. <br /><br />D'une part, nous nous intéressons aux mesures de discrimination dans la construction des arbres de décision. Dans un premier temps, ces mesures font l'objet d'une étude selon une approche axiomatique. Nous développons un nouveau modèle pour caractériser les mesures de discriminations floues. Dans un deuxième temps, nous proposons d'utiliser ces mesures dans les différentes étapes de la construction des arbres de décision flous. <br /><br />D'autre part, nous étudions l'utilisation de ces mesures de discrimination pour d'autres aspects de l'apprentissage. Nous examinons tout d'abord le problème de l'évaluation des classifieurs et proposons une méthode basée sur l'utilisation de la notion de capacité de discrimination. Enfin, nous considérons le problème du traitement des données manquantes et proposons une technique de substitution des valeurs manquantes, qui restitue la capacité de discrimination des attributs. <br /><br />Ces travaux sont validés sur des données conventionnelles et appliqués à des données réelles dans le cadre de deux applications qui concernent la classification de courriers électroniques et la classification de traces d'interactions homme-machine.

Le développement de nouvelles techniques en radiothérapie externe ouvre de nouvelles voies dans la recherche de gain de précision dans la distribution de dose en passant notamment par la connaissance du mouvement pulmonaire. La simulation numérique NEMOSIS (Neural Network Motion Simulation System) basée sur les Réseaux de Neurones Artificiels (RNA) développée ici permet, en plus de déterminer de façon personnalisée le mouvement, de réduire les doses nécessaires initiales pour le déterminer. La première partie présente les techniques actuelles de traitement, les mouvements pulmonaires ainsi que les méthodes de simulation ou d’estimation du mouvement déjà existantes. La seconde partie décrit le réseau de neurones artificiels utilisé et les étapes de son paramétrage pour répondre à la problématique posée. Une évaluation précise de notre approche a été réalisée sur des données originales. Les résultats obtenus sont comparés avec une méthode d’estimation du mouvement. Les temps de calcul extrêmement faibles, de l’ordre de 7 millisecondes pour générer une phase respiratoire, ont permis d’envisager son utilisation en routine clinique. Des modifications sont apportées à NEMOSIS afin de répondre aux critères de son utilisation en radiothérapie externe et une étude sur le mouvement de contours tumoraux est effectuée. Ces travaux ont mis en place les bases de la simulation du mouvement pulmonaire par RNA et ont validé cette approche. Son exécution en temps réel couplé à la précision de la prédiction fait de NEMOSIS un outil prometteur dans la simulation du mouvement synchronisé avec la respiration. / The development of new techniques in the field of external radiotherapy opens new ways of gaining accuracy in dose distribution, in particular through the knowledge of individual lung motion. The numeric simulation NEMOSIS (Neural Network Motion Simulation System) we describe is based on artificial neural networks (ANN) and allows, in addition to determining motion in a personalized way, to reduce the necessary initial doses to determine it. In the first part, we will present current treatment options, lung motion as well as existing simulation or estimation methods. The second part describes the artificial neural network used and the steps for defining its parameters. An accurate evaluation of our approach was carried out on original patient data. The obtained results are compared with an existing motion estimated method. The extremely short computing time, in the range of milliseconds for the generation of one respiratory phase, would allow its use in clinical routine. Modifications to NEMOSIS in order to meet the requirements for its use in external radiotherapy are described, and a study of the motion of tumor outlines is carried out. This work lays the basis for lung motion simulation with ANNs and validates our approach. Its real time implementation coupled to its predication accuracy makes NEMOSIS promising tool for the simulation of motion synchronized with breathing.

L'expérience embarquée en ballon Archeops a cartographié les anisotropies du Fond Diffus Cosmologique (CMB) avec une résolution angulaire de 10 minutes d'arc sur une portion du ciel de 30%. Elle constitue également un banc-test pour la mission Planck-HFI de l'ESA.<br> Le travail de cette thèse a porté sur l'étalonnage sol à l'aide d'une source thermique millimétrique des trois vols effectués par Archeops et l'analyse des données obtenues. Le traitement des données ordonnées en temps est détaillé en plusieurs étapes : signalisation des données corrompues, soustraction des effets systématiques à basse fréquence, puis à haute fréquence. Dans ce dernier cas, une méthode originale est proposée qui permet à quelques détecteurs de satisfaire aux hypothèses de stationnarité et de gaussianité des codes de cartographie. Les solutions fournies par trois de ces codes sont comparés à l'aide de simulations.<br> Le spectre de puissance angulaire des anisotropies permet de contraindre les différents paramètres du modèle cosmologiquc standard, et par conséquent les paramètres physiques du modèle inflationnaire considéré pour générer les pertubations primordiales dont les anisotropies sont l'empreinte. Cette thèse présente ce qu'Archeops peut apporter dans ce domaine.