.

Thèse doctorat : Mathématiques : Nancy 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre.

Présentement, les pylônes à treillis en acier sont les structures supportant les lignes électriques qui sont les plus présentes dans les réseaux existants. Ces types de structures représentent une solution économique qui permettent de franchir des portées très grandes tout en étant très faciles à construire. Bien qu'elles soient souvent considérées comme inesthétiques, il y a fort à parier qu'elles seront encore utilisées dans les conceptions nouvelles du fait qu'elles possèdent des atouts importants. Les pylônes à treillis en acier sont majoritairement constitués de cornières qui possèdent l'avantage de pouvoir être assemblées facilement ce qui diminue ainsi de beaucoup les problèmes de construction. Il est donc d'un intérêt primordial de maîtriser cette composante structurale des pylônes à treillis en acier et de connaître l'efficacité de ses principales normes de calcul. Ce mémoire se consacre donc à vouloir comparer les différentes normes en lien avec l'approche colonne (approche de calcul ne demandant pas d'intégrer la flexion due aux excentricités des connexions dans les calculs) pour le calcul des cornières simples en compression, à ailes égales. Le projet de recherche tente aussi de faire mieux comprendre le comportement non linéaire des membrures afin qu'éventuellement on puisse prédire plus précisément le comportement post-élastique des pylônes à treillis en acier. Les objectifs de ce projet de recherche sont donc: (1) d'effectuer des essais expérimentaux sur des cornières simples en compression (membrures contreventements), à ailes égales, dans un environnement structural de pylône à treillis, afin de comparer les résultats de résistances avec ceux de l'application des normes suivantes, selon une approche de calcul colonne: CSA S16-01, AISC-LRFD (2005), ASCE (Manuel 10-97), CSA S37-01 et EUROCODE 3; (2) de décrire le comportement non linéaire des cornières à l'étude. Le contenu de ce mémoire permet d'affirmer que la norme ASCE 10-97 semble être la méthode la plus appropriée pour la conception des contreventements dans les pylônes à treillis. En général, il permet aussi de constater que le comportement non linéaire des cornières semble pouvoir être raisonnablement bien prévisible.

Les réseaux de neurones artificiels connaissent des succès dans plusieurs domaines. Maisles utilisateurs des réseaux de neurones sont souvent confrontés aux problèmes de définitionde son architecture et d’interprétabilité de ses résultats. Plusieurs travaux ont essayé d’apporterune solution à ces problèmes. Pour les problèmes d’architecture, certains auteurs proposentde déduire cette architecture à partir d’un ensemble de connaissances décrivant le domaine duproblème et d’autres proposent d’ajouter de manière incrémentale les neurones à un réseauayant une taille initiale minimale. Les solutions proposées pour le problème d’interprétabilitédes résultats consistent à extraire un ensemble de règles décrivant le fonctionnement du réseau.Cette thèse contribue à la résolution de ces deux problèmes. Nous nous limitons à l’utilisationdes réseaux de neurones dans la résolution des problèmes de classification.Nous présentons dans cette thèse un état de l’art des méthodes existantes de recherche d’architecturede réseaux de neurones : une étude théorique et expérimentale est aussi faite. Decette étude, nous observons comme limites de ces méthodes la disponibilité absolue des connaissancespour construire un réseau interprétable et la construction des réseaux difficiles à interpréteren absence de connaissances. En alternative, nous proposons une méthode appelée CLANN(Concept Lattice-based Artificial Neural network) basée les treillis de Galois qui construit undemi-treillis à partir des données et déduire de ce demi-treillis l’architacture du réseau. CLANNétant limitée à la résolution des problèmes à deux classes, nous proposons MCLANN permettantd’étendre cette méthodes de recherche d’architecture des réseaux de neurones aux problèmes àplusieurs classes.Nous proposons aussi une méthode appelée ’Approche des MaxSubsets’ pour l’extractiondes règles à partir d’un réseau de neurones. La particularité de cette méthode est la possibilitéd’extraire les deux formats de règles (’si alors’ et ’m parmi N’) à partir d’une structure quenous construisons. Nous proposons aussi une façon d’expliquer le résultat calculé par le réseauconstruit par la méthode MCLANN au sujet d’un exemple. / The artificial neural networks are successfully applied in many applications. But theusers are confronted with two problems : defining the architecture of the neural network able tosolve their problems and interpreting the network result. Many research works propose some solutionsabout these problems : to find out the architecture of the network, some authors proposeto use the problem domain theory and deduct the network architecture and some others proposeto dynamically add neurons in the existing networks until satisfaction. For the interpretabilityproblem, solutions consist to extract rules which describe the network behaviour after training.The contributions of this thesis concern these problems. The thesis are limited to the use of theartificial neural networks in solving the classification problem.In this thesis, we present a state of art of the existing methods of finding the neural networkarchitecture : we present a theoritical and experimental study of these methods. From this study,we observe some limits : difficulty to use some method when the knowledges are not available ;and the network is seem as ’black box’ when using other methods. We a new method calledCLANN (Concept Lattice-based Artificial Neural Network) which builds from the training dataa semi concepts lattice and translates this semi lattice into the network architecture. As CLANNis limited to the two classes problems, we propose MCLANN which extends CLANN to manyclasses problems.A new method of rules extraction called ’MaxSubsets Approach’ is also presented in thisthesis. Its particularity is the possibility of extracting the two kind of rules (If then and M-of-N)from an internal structure.We describe how to explain the MCLANN built network result aboutsome inputs.

Dans cette thèse, nous avons étudié quelques problèmes qui émergent des interactions entre la théorie des jeux et la théorie des treillis. Nous avons introduit la nouvelle notion de jeu multicritère avec interactions entre critères et proposé comme solution pour ces jeux le concept d'équilibre de Choquet-Nash. Nous avons aussi étudié le calcul de la valeur de Shapley d'un jeu coopératif sur un treillis. Plusieurs algorithmes ont été proposés. Un cas polynomial a été mis en exergue : celui des jeux de graphe pondéré sur un produit de chaînes. Nous avons également introduit le modèle de jeu coopératif sur un ordre colore. / In this thesis, we have studied some problems that emerge from the interactions between game theory and lattice theory. We introduced the new notion of multi-criteria game with interactions between criteria and proposed as a solution for these games the concept of Choquet-Nash equilibrium. We studied the computation of the Shapley value of a cooperative game on a lattice. Several algorithms have been proposed for this purpose. A polynomial case was highlighted : that of weighted graph games on a product of chains. We have also introduced the notion of a cooperative game on a set-coloured poset.

L'analyse des systèmes communiquant par file a fait l'objet d'études scientifiques nombreuses mais qui n'ont pu offrir des solutions totalement satisfaisantes. Nous proposons d'aborder ce problème dans le cadre de l'interprétation abstraite, en définissant des treillis abstraits adaptés à ce type de systèmes. Nous considérons d'abord le cas où les messages échangés sont assimilables à un alphabet fini, puis nous nous attaquons au cas, plus difficile, des messages portant des valeurs entières ou réelles. Ce problème nous amène à définir et à étudier un nouveau type d'automate, les automates de treillis. Ces automates de treillis peuvent également être utilisés pour l'analyses des programmes utilisant une pile d'appels.

La fouille de données est l'extraction non triviale d'informations implicites, inconnues et utiles à partir des données (Piatetsky-Shapiro & Frawley, 1991). Plus récemment, la notion de systèmes de gestion de base de données inductive (SGBDI) propose l'union de la base de données traditionnelle à la fouille de données et d'une base de motifs ou patrons de données. Ces derniers sont les agents fondamentaux dans les SGBDI. Dans ce mémoire le motif examiné est le concept formel. Cependant, pour un ensemble de données (nommé contexte formel dans l'AFC) de grande taille où les données sont fortement corrélées, l'extraction peut être difficile à cause des problèmes de combinatoire inhérente à cette structure. Il est vrai que l'extraction de la collection des concepts formels fréquents, donc un iceberg plutôt qu'un treillis, est une solution. Cependant, d'une part, pour un seuil de fréquence trop faible, l'extraction des concepts formels fréquents peut demeurer difficile et la combinatoire de l'extraction demeure. D'autre part, les utilisateurs pourraient préférer conserver le treillis mais appliquer une certaine relaxation sur le formalisme des concepts formels. Cette relaxation se ferait en acceptant des exceptions dans les concepts dont les seuils sur les exceptions seraient choisis par l'utilisateur. En dernier lieu, le contexte formel pourrait bien avoir des erreurs dans ses transactions. Ces erreurs pourraient donc être la cause du nombre indu de concepts formels extraits. Une relaxation au niveau de l'extraction des concepts formels pourrait être une solution à ce problème. Notre contribution se situe au niveau d'un motif en particulier et de son mode d'extraction. Ce mémoire propose donc un concept tolérant des exceptions bornées par des seuils, soit les concepts denses et explore la possibilité d'extraire un tel motif par l'algorithme incrémentaI par cardinalité. En dépit du fait que le concept ne soit plus formel mais tolérant des exceptions, les principales notions de l'analyse formelle de concepts, (e.g. la relation de précédence, le treillis) sont fortement désirées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Concepts formels, Concepts denses, Treillis de concepts formels, Analyse formelle de concepts, Concepts tolérant des exceptions, Algorithme d'extraction de concepts, Représentation condensée.

L'ordre faible sur un groupe de Coxeter W est un ordre partiel sur les éléments de W, intervenant dans de nombreux domaines de la combinatoire algébrique. Dans cette thèse, on propose un nouveau modèle général pour l'étude de cet ordre ainsi que d'autres ensembles ordonnés affiliés, et on explore diverses conséquences aussi bien algébriques que combinatoires de cette construction. On commence, dans le chapitre 3, par étudier une version restreinte de ce modèle. Plus précisément, on explique comment on peut associer un ensemble ordonné (aussi appelé « poset » à tout graphe orienté, simple, acyclique et muni d'une valutation sur ses sommets (aussi appelé « graphe valué »). On montre ensuite que ces posets sont en général des semi-treillis inférieurs, des treillis quand le graphe est fini, et on donne une formule explicite pour les valeurs de leurs fonctions de Möbius. On prouve ensuite que l'ordre faible sur les groupes de Coxeter de type A, B et A, le « flag weak order », ainsi que le treillis des idéaux supérieurs et inférieurs de tout poset fini peuvent être décrit avec notre modèle. Cette description amène naturellement à associer une série quasi-symétrique à chaque élément de An et An et on montre que cette série est en fait la série de Stanley associée. On présente dans le chapitre 4 les résultats centraux de la thèse, en effet on y introduit la généralisation de la construction faite au chapitre précédent au cas de tout graphe valué, c'est-à-dire sans condition s'acyclicité et de simplicité. On s'affranchit également de certaines contraintes imposées par la définition du chapitre 3, ce qui nous permet d'associer à tout graphe valué un treillis complet, et non plus un semi-treillis. En particulier, les semi-treillis du chapitre 3 se retrouvent naturellement plongés dans un treillis complet. Ceci nous amène à nous intéresser à des conjectures de Dyer portant sur l'étude d'une extension de l'ordre faible sur tout groupe de Coxeter (entre autres, il est conjecturé que ces extensions sont des treillis complets). On construit alors, à l'aide de notre formalisme, des extensions de l'ordre faible ayant beaucoup des propriétés conjecturalement attachées aux extensions de Dyer, et contenant ces dernières comme sous-poset. On conjecture que l'une de ces extensions coïncide avec celle de Dyer, et on fournit des outils pour le tester. Finalement, on étudie diverses conséquences de notre théorie : la construction d'extensions des semi-treillis cambriens (fin du chapitre 4), la construction d'un nouveau modèle combinatoire pour le treillis de Tamari et m-Tamari (chapitre 5), et enfin on propose une application à la combinatoire des tableaux (chapitre 6) / Weak order on a Coxeter group W is a partial order on W appearing in many areas of algebraic combinatorics. In this thesis, we propose a new general model for the study of the weak order and other related partially ordered sets (also called “posets”) and we explore various algebraic and combinatorial consequences of this construction. We begin with studying a restricted version of this model in Chapter 3. More precisely, we explain how one can associate a poset to any simple acyclic digraph together with a valuation on its vertices (also called “valued digraph”). We then prove that these posets are complete meet semi-lattices in general, complete lattices when the underlying digraph is finite, and we give an explicit formula to compute the value of their Möbius functions. Then, we show that the weak order on Coxeter groups of type A, B and A, the flag weak order, and the up-set (resp. down-set) lattices of any finite poset can be described within this theory. This description naturally leads to associate a quasi-symmetric function to any element of An And An, and we demonstrate that this function is in fact the corresponding Stanley symmetric function. In Chapter 4 we introduce the main results of this thesis. Indeed, we introduce in this chapter the generalization of the construction made in Chapter 3 to the case of any valued digraph, that is without the simplicity and acyclicity condition. Furthermore, this new definition allows us to get rid of some constraints of the definition of Chapter 3, allowing us to associate a complete lattice to each valued digraph. In particular, the meet semi-lattices of Chapter 3 are naturally extended into complete lattices. This leads us to the study of some conjectures of Dyer about the properties of an extension of the weak order having a lot of the properties conjecturally attached to Dyer’s extensions, and we prove that each one of our extensions contains Dyer’s extension as a sub-poset. We make the conjecture that one of this extension coincide with the one of Dyer, and we provide tools in order to test this conjecture. Finally, we study various consequences of out theory : we provide extensions of Cambrian semi-lattices into complete lattices (end of Chapter 4), we construct a new combinatorial model for Tamari and m-Tamari lattices (Chapter 5), and we finish with an application to tableaux combinatorics (Chapter 6)

La classification d'images s'articule généralement autour des deux étapes que sont l'étape d'extraction de signatures suivie de l'étape d'analyse des données extraites, ces dernières étant généralement quantitatives. De nombreux modèles de classification ont été proposés dans la littérature, le choix du modèle le plus adapté est souvent guidé par les performances en classification ainsi que la lisibilité du modèle. L'arbre de classification et le treillis de Galois sont deux modèles symboliques connus pour leur lisibilité. Dans sa thèse [Guillas 2007], Guillas a utilisé efficacement les treillis de Galois pour la classification d'images, et des liens structurels forts avec les arbres de classification ont été mis en évidence. Les travaux présentés dans ce manuscrit font suite à ces résultats, et ont pour but de définir un modèle hybride entre ces deux modèles, qui réunissent leurs avantages (leur lisibilité respective, la robustesse du treillis et le faible espace mémoire de l'arbre). A ces fins, l'étude des liens existants entre les deux modèles a permis de mettre en avant leurs différences. Tout d'abord, le type de discrétisation, les arbres utilisent généralement une discrétisation locale tandis que les treillis, initialement définis pour des données binaires, utilisent une discrétisation globale. A partir d'une étude des propriétés des treillis dichotomiques (treillis définis après une discrétisation), nous proposons une discrétisation locale pour les treillis permettant d'améliorer ses performances en classification et de diminuer sa complexité structurelle. Puis, le processus de post-élagage mis en œuvre dans la plupart des arbres a pour objectif de diminuer la complexité de ces derniers, mais aussi d'augmenter leurs performances en généralisation. Les simplifications de la structure de treillis (exponentielle en la taille de données dans les pires cas), quant à elles, sont motivées uniquement par une diminution de la complexité structurelle. En combinant ces deux simplifications, nous proposons une simplification de la structure du treillis obtenue après notre discrétisation locale et aboutissant à un modèle de classification hybride qui profite de la lisibilité des deux modèles tout en étant moins complexe que le treillis mais aussi performant que celui-ci. / Image classification is generally based on two steps namely the extraction of the image signature, followed by the extracted data analysis. Image signature is generally numerical. Many classification models have been proposed in the literature, among which most suitable choice is often guided by the classification performance and the model readability. Decision trees and Galois lattices are two symbolic models known for their readability. In her thesis {Guillas 2007}, Guillas efficiently used Galois lattices for image classification. Strong structural links between decision trees and Galois lattices have been highlighted. Accordingly, we are interested in comparing models in order to design a hybrid model between those two. The hybrid model will combine the advantages (robustness of the lattice, low memory space of the tree and readability of both). For this purpose, we study the links between the two models to highlight their differences. Firstly, the discretization type where decision trees generally use a local discretization while Galois lattices, originally defined for binary data, use a global discretization. From the study of the properties of dichotomic lattice (specific lattice defined after discretization), we propose a local discretization for lattice that allows us to improve its classification performances and reduces its structural complexity. Then, the process of post-pruning implemented in most of the decision trees aims to reduce the complexity of the latter, but also to improve their classification performances. Lattice filtering is solely motivated by a decrease in the structural complexity of the structures (exponential in the size of data in the worst case). By combining these two processes, we propose a simplification of the lattice structure constructed after our local discretization. This simplification leads to a hybrid classification model that takes advantage of both decision trees and Galois lattice. It is as readable as the last two, while being less complex than the lattice but also efficient.

L'utilisation des matériaux composites de polymères renforcés de fibres (PRF) est devenue relativement courante dans les usages d'infrastructures. La plupart des usages existants impliquent des structures en béton. Néanmoins, des travaux novateurs se sont concentrés dans l'utilisation de ces matériaux dans structures d'acier. Le but de cette recherche est de développer une méthodologie de renforcement et de réparation de connexions adaptée aux cornières à l'aide de matériaux composites. Différentes configurations de PRF de carbone permettant d'augmenter la résistance en aire nette et d'améliorer le comportement de connexions sont étudiés. Un programme expérimental constitué de quatre phases est développé à cet effet: une série d'essais de traction sur des joints à recouvrement double ont été réalisés avec différentes longueurs d'ancrage de PRFC pour la première phase, une évaluation de la contribution de PRFC selon le ratio aire nette/aire brute sur des plaques d’acier avec trous pour la deuxième phase, une étude de l’effet du nombre des couches de PRFC sur des plaques d’acier pour la troisième phase et la quatrième et dernière phase a porté sur le renforcement de connexions de cornières boulonnées en traction. Dans cette recherche il a été trouvé que la contribution du renforcement de PRFC se manifeste principalement dans la partie élastique du comportement de tous les spécimens ainsi que l’effet très significatif de la préparation de la surface sur la capacité en traction des joints. Une défaillance par décollement à l’interface adhésif-acier a été identifiée comme le mode de défaillance pour tous les spécimens.