Tesi sul tema "Traitement en réseau"

Cette thèse est destinée à répondre aux attentes de la communauté scientifique et aux besoins des opérateurs Cloud concernant l’insolation réseau dans un datacenter virtualisé. Elle met l’accent sur le passage à l’échelle de la couche L2 afin de mieux cerner les verrous ainsi que les ouvertures permettant de répondre aux nouvelles exigences d’un réseau du datacenter virtualisé moderne. D'abord, elle présente un nouvel algorithme d’allocation dynamique de la bande passante au niveau des nœuds physiques afin de palier aux problématiques d’attaques de dénis de service internes, tout en garantissant à l’ensemble des clients leurs contrats de service (SLA). Ensuite, elle met en œuvre une adaptation du commutateur Rbridge du protocole TRILL (RFC 6325) au niveau des noeuds physique dans un datacenter virtualisé. Ceci permet de remédier aux problèmes de montée en charge de la couche L2. Enfin, elle propose un nouveau mécanisme nommé VNT (Virtual Netwotk over TRILL) qui permet la création flexible de réseaux logiques. Ce mécanisme qui intègre un nouvel identifiant VNI (Virtual Network Identifier) permet la coexistence de plus de 16 millions de réseaux logiques au sein du même réseau physique
This thesis is intended to meet the expectations of the scientific community and the needs of Cloud operators on network insolation in a virtualized datacenter. It focuses on the layer 2 scaling in order to better identify the locks and the opportunities on the modern virtualized datacenter networks. First, it presents a new algorithm for dynamic bandwidth allocation at the physical nodes in order to overcome the problem of internal denial of service attacks while respecting all tenants SLA. Second, it uses an adaptation of TRILL (RFC 6325) switches, called RBridge on physical nodes within a virtualized data center, thus enabling to address the layer 2 scalability problems. Finally, it proposes a new mechanism called VNT (Virtual Netwotk over TRILL), allowing flexible logical networks creation. This mechanism, which includes a new identifier VNI (Virtual Network Identifier), allows the coexistence of more than 16 million logical networks within the same physical network

La maintenance de la cohérence des données est un des problèmes majeurs des systèmes d'informations réparties. Afin de résoudre ce problème, il a été choisi de spécifier un système transactionnel coopérant et de réaliser une maquette. Un système transactionnel est un système qui fournit aux programmeurs d'applications les outils nécessaires à la réalisation d'applications réparties se comportant, lors de leurs exécutions, en transactions

Les travaux presentes dans ce memoire ont pour but la mise en correspondance de primitives geometriques pour la vision artificielle. Nous avons traite deux cas ou cette problematique se rencontre, de facon courante, dans les systemes de vision: 1. Appariements entre les primitives d'une image et les elements geometriques correspondants d'un modele de l'objet ; 2. Appariements entre les primitives extraites d'une image, et celles d'une autre image. Le premier cas permet l'identification et la localisation d'un objet dans une image. Le deuxieme cas est necessaire si nous souhaitons suivre un objet dans une sequence d'image, sans connaissance a priori, afin de reconstruire le modele ou d'estimer le mouvement de la camera. L'originalite de ce travail consiste a avoir exprime ces deux problemes sous la forme plus generale d'une optimisation de contraintes (csp), afin de les resoudre par un reseau de neurones de hopfield. Concernant la reconnaissance d'objets en trois dimensions, c'est-a-dire la mise en correspondance entre une image de segments et un modele, nous avons developpe deux procedures basees sur le reseau de hopfield. La premiere approche consiste a representer l'objet par un ensemble de projections de son modele et a mettre en correspondance cet ensemble avec l'image de segments. La seconde utilise une contrainte 3d de haut-niveau pour mettre directement en correspondance le modele avec l'image de segments. Cette contrainte complexe est implantee de facon originale, dans un hyper reseau d'hopfield, sous la forme d'une contrainte binaire. Pour le probleme de l'appariement de segments issus de deux images tirees d'une sequence, nous avons developpe deux methodes que nous avons comparees. La premiere utilise un reseau de neurones, de la meme maniere que precedemment. La deuxieme se base sur l'estimation iterative d'une transformation homographique permettant le recalage d'une image de segment sur l'autre. Tous ces algorithmes ont ete valides sur plusieurs sequences d'images d'objets reels

Cette thèse est une contribution à l'amélioration des observations pour les radiotélescopes à réseaux phasés en présence d'interférences. L'originalité de cette thèse repose sur l'utilisation de la séparation spatiale entre les sources cosmiques et les brouilleurs issus des télécommunications en se basant sur la cyclostationnarité de ces derniers. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet européen SKADS pour l'amélioration des techniques de suppression d'interférences en radioastronomie pour les futurs instruments d'observations.Nous avons proposé trois techniques de traitement d'interférences : la détection,l'estimation et la soustraction, et le filtrage spatial. Les performances des techniques proposées ont été évaluées à travers des simulations sur des données synthétiqueset/ou réelles, et comparées aux techniques existantes.

Cette thèse est une contribution à la parallélisation d'algorithmes de traitement du signal. Elle justifie la nécessite du parallélisme en traitement du signal et en traitement d'images en particulier. En s'appuyant sur un exemple précis, il nous est montré que le traitement d'images est un domaine privilégié pour l'étude et la mise en oeuvre du parallélisme. En effet au travers d'un algorithme de codage d'images à bas débit, plusieurs techniques de parallélisation ont été mises au point. Les parties logicielles critiques ont été remplacées par des cartes prototypes spécialisées. C'est ainsi qu'une carte tcd (transformée en cosinus discrète) et un quantificateur vectoriel intégré ont été développé pour réaliser une machine parallèle basée sur un réseau de transputers, destinée dans un premier temps au codage d'images à bas débit. Cette machine incorpore quelques concepts architecturaux très intéressants dont plusieurs ont fait l'objet d'une demande de brevet. Inscrite dans un cadre technologique précis, le champ d'application de cette machine est plus vaste que le codage d'images (contrôle de processus industriel, détection de panne, biomédical, etc. )
This thesis is a contribution to algorithms parallelization in signal processing and moreover in image processing. Through a precise example, it appears that image processing application is a privileged field for the study and implementation of parallelism. Many parallelism techniques have been tested on a low rate image coding algorithm. Our purpose was to achieve a low-cost Transputer system for image coding. The critical sofware parts have been replaced by specialized prototype cards. DCT (discrete cosine tranformation) and Q. V. (vector quantization) cards were developed, and then used in a parallel machine based on a network of transputers. This machine includes very interesting architectural concepts, some of wich were patented

Depuis quelques années, l´intérêt des antennes réseaux se confirme pour de nombreux domaines d´application et notamment en radar et en télécommunications. La raison d´être de ce type d´antenne réside, dans la possibilité de modifier le diagramme de l´antenne, en ajustant électroniquement les coefficients de pondération de l´antenne réseau, afin de former des diagrammes spécifiques sans aucun déplacement mécanique de l´antenne. Le but de ce travail est de définir et d´analyser un nouveau concept, relatif à la modélisation des problèmes de synthèse d´une antenne réseau, par le biais d´une formulation bicritère, qui se veut une alternative au critère de conformation du diagramme à un gabarit donné. Par ailleurs, l´élaboration de ce concept d´optimisation bicritère a nécessité, pour résoudre les problèmes de syntèse d´une antenne réseau, d´aborder deux domaines majeurs de l´analyse mathématique. Le premier concerne les problèmes d´optimisation différentiable sous contraintes dans le cadre du problème de géométrie optimale consistant à optimiser les coefficients de pondération de l´antenne ainsi que sa géométrie, et pour lequel une méthode déterministe basée sur l´algorithme de Newton-Raphson tangentiel a été utilisée. Le second concerne les problèmes d´optimisation topologique par déformation de domaine dans le cadre du problème de partitionnement optimal en sous-réseaux pour des antennes radar composées de plusieurs milliers de sources. En conclusion, la méthode d´optimisation bicritère peut ainsi être utilisé, aussi bien dans le contexte des télécommunications pour les antennes réseaux dédiées à la téléphonie mobile, que dans celui des antennes réseaux pour les radars de défense aérienne
The synthesis of an array antenna is a inverse problem. The applications of this problem are civil : telecommunication and satellites, but also military : air defense radars. In an array antenna, each element is weighted using the ponderation term and consequently the array antenna beamforming can evolves toward a desired pattern without any mechanical movement of the antenna. The aim of this study is the analysis of a new concept in the antenna synthesis problem, based on a bi-criteria formulation of the antenna beamforming, which is an alternative to the problem of pattern synthesis. Moreover, in order to solve antenna synthesis problem based on this bi-criteria formulation, we need to address two major areas of mathematical analysis. The first area concerns differentiable optimization problems under constraints, consisting in optimizing both ponderation and geometry of the array antenna, and for which a deterministic method based on a tangential Newton-Raphson algorithm is used. The second area concerns the topological optimization problem by moving domains used in the problem of optimal partitioning of an array antenna into sub-array, in the case of radar made by a thousand elements. To conclude, the bi-criteria optimization method can be used, both as in a civil context for array antennas dedicated to mobiles phone, and as in a military context for air defense radars

L'objectif de cette thèse a été d'étudier comment le média informatique pouvait améliorer la collaboration et faciliter l'échange de connaissances dans les alliances de PME. Nous proposons une approche opérationnelle adaptée aux réseaux de PME, et nous distinguons les outils à utiliser selon les étapes du cycle de vie du réseau. Des outils comme les communautés de pratiques sont utilisées pour permettre l'échange semi autonome de connaissances tacites. Une fois la confiance acquise, des outils de traitement automatique de langues comme NOMINO sont proposés pour l'analyse automatique d'un corpus étant constitué de documents textuels que les membres du réseau acceptent de partager. Le résultat de l'indexation est la construction d'une ontologie représentant alors le domaine global des concepts relatif au réseau. Pour exploiter les connaissances de l'ontologie, un moteur de recherche a été crée
The objective of this thesis was to study how the data-processing tools could improve collaboration and facilitate knowledge-sources exchange within SME network. We propose an operational approach adapted to the networks of SME, and we distinguish the tools to be used according to stages' of the cycle of life of the network. The communities of practices are used in order to allow mid automatically exchange of knowledge. Once acquired confidence, Natural Languages Tools as NOMINO, are proposed for automatically analysis of a numerical corpora, being made of textual documents that the members of the network agree to share. The result of the indexing is the construction of an ontology representing the global field of the concepts related to the network. In order to use the knowledge of ontology, a search engine is proposed

Le travail présenté dans cette thèse constitue une contribution à la modélisation et la simulation d'un réseau de transport de passagers par bus. L'idée de base est de concevoir un modèle fondé sur le paradigme multi-agents qui tient en considération des aléas affectant le réseau de transport. Ces aléas subissent des variations temporelles et spatiales. Afin de comprendre et analyser le fonctionnement du réseau urbain, un modèle à base de l'approche multi-agents a été élaboré. Nous avons déterminé d'abord la structure du système comme étant une hiérarchie d'organisation dont chacune fédère des rôles et leurs interactions. Puis, nous avons défini un ensemble d'agents, à chacun desquels on assigne un ensemble de rôles. Enfin, les interactions entre les rôles deviennent à ce stade des interactions entre agents, que nous avons modélisées sous la forme de diagramme d'interaction. Pour rendre le modèle proposé accessible à une simulation, une étape de spécifications des comportements des agents a été abordée. Cette étape s'inscrit dans un processus de prototypage d'un simulateur à base d'agents en permettant une description des modèles comportementaux des agents. Donc, on a proposé un ensemble de règles de transformation permettant d'obtenir le squelette des modèles comportementaux d'agents à partir des diagrammes d'interaction. La dernière étape est la conception du simulateur lui-même à partir des modèles spécifiés précédemment. Un soin particulier a été apporté au développement de l'interface homme-machine de l'environnement de simulation, sa configuration et son paramétrage. Finalement, nous avons accordé une attention particulière à l'évaluation des services de transport
The work presented in this thesis focuses on the modelling and the simulation of bus transportation networks. The proposed approach is the design of a model based on multi-agents paradigm, which takes into account risks affecting the transportation network. These risks can changed according to several temporal or space variations. In order to analyze an urban public transportation system, a model based on multi-agents approach is elaborated. First, we determine the structure of transportations system as being as hierarchical organisations. Such a structure includes roles and their interactions. Then, we define a set of agents and we assign roles for each one. Interactions between agents are modelled by the interaction diagram. To simulate this model, the agent behaviour specification is necessary. The design process of transportation simulator allows us to describe the behaviour of each agent with the statechart formalism and thus we define a set of rules, which simplifies the behavioural agent model. The last step is to implement the simulator from models specified previously. We implement a human-machine interface, its configuration, and its parameter setting. Finally, we evaluate some parameters of transport quality of service by taking account risks which perturb the bus network

Le travail rapporte dans ce document concerne une étude sur les réseaux de neurones (rn) en vue de leur introduction dans la résolution de certains problèmes classiquement rencontres en traitement du signal. Ce travail est restreint à l'étude des rn à couches qui ont atteint une maturité scientifique qui les rend séduisants. Nous avons pris soins de séparer les idées et principes de base de leur réalisation. Ainsi, nous avons propose une méthodologie de mise en œuvre qui peut intéresser des utilisateurs potentiels des rn. Diverses techniques d'initialisation originales ont été proposées. Cette méthodologie est appliquée a quatre problèmes génériques fréquemment rencontres en traitement du signal: la résolution d'un problème inverse, la sélection de l'ordre d'un modèle, la détermination adaptative d'un sous espace signal, et finalement un problème de localisation sous-marine. De nombreuses comparaisons sont effectuées par rapport aux traitements dits conventionnels. Nous avons ainsi montre l'intérêt des rn a couches en terme de charge de calcul, de vitesse de convergence, d'absence de modèle et d'hypothèses restrictives

Le codage réseau est un paradigme qui permet une utilisation efficace du réseau. Il maximise le débit dans un réseau multi-saut en multicast et réduit le retard. Dans cette thèse, nous concentrons notre attention sur l’intégration du codage réseau aux applications multimédias, et en particulier aux systèmes avancès qui fournissent un service vidéo amélioré pour les utilisateurs. Nos contributions concernent plusieurs scénarios : un cadre de fonctions efficace pour la transmission de flux en directe qui utilise à la fois le codage réseau et le codage par description multiple, une nouvelle stratégie de transmission pour les réseaux sans fil avec perte qui garantit un compromis entre la résilience vis-à-vis des perte et la reduction du retard sur la base d’une optimisation débit-distorsion de l'ordonnancement des images vidéo, que nous avons également étendu au cas du streaming multi-vue interactive, un système replication sociale distribuée qui, en utilisant le réseau codage en relation et la connaissance des préférences des utilisateurs en termes de vue, est en mesure de sélectionner un schéma de réplication capable de fournir une vidéo de haute qualité en accédant seulement aux autres membres du groupe social, sans encourir le coût d’accès associé à une connexion à un serveur central et sans échanger des larges tables de métadonnées pour tenir trace des éléments répliqués, et, finalement, une étude sur l’utilisation de techniques de séparation aveugle de source -pour réduire l’overhead encouru par les schémas de codage réseau- basé sur des techniques de détection d’erreur telles que le codage de parité et la génération de message digest
Network coding is a paradigm that allows an efficient use of the capacity of communication networks. It maximizes the throughput in a multi-hop multicast communication and reduces the delay. In this thesis, we focus our attention to the integration of the network coding framework to multimedia applications, and in particular to advanced systems that provide enhanced video services to the users. Our contributions concern several instances of advanced multimedia communications: an efficient framework for transmission of a live stream making joint use of network coding and multiple description coding; a novel transmission strategy for lossy wireless networks that guarantees a trade-off between loss resilience and short delay based on a rate-distortion optimized scheduling of the video frames, that we also extended to the case of interactive multi-view streaming; a distributed social caching system that, using network coding in conjunction with the knowledge of the users' preferences in terms of views, is able to select a replication scheme such that to provide a high video quality by accessing only other members of the social group without incurring the access cost associated with a connection to a central server and without exchanging large tables of metadata to keep track of the replicated parts; and, finally, a study on using blind source separation techniques to reduce the overhead incurred by network coding schemes based on error-detecting techniques such as parity coding and message digest generation. All our contributions are aimed at using network coding to enhance the quality of video transmission in terms of distortion and delay perceived

In this master thesis, we present two different hardware implementations of the Oscillatory Dynamic Link Matcher (ODLM). The ODLM is an algorithm which uses the synchronization in a network of spiking neurons to realize different signal processing tasks. The main objective of this work is to identify the key design choices leading to the efficient implementation of an embedded version of the ODLM. The resulting systems have been tested with image segmentation and image matching tasks. The first system is bit-slice and time-driven. The state of the whole network is updated at regular time intervals. The system uses a bit-slice architecture with a large number of processing elements. Each processing element, or slice, implements one neuron of the network and takes the form of a column on the hardware. The columns are placed side by side and they are locally connected to their 2 neighbors. This local hardware connection scheme makes the system scalable, which means that columns can be easily added to increase the capacity of the system. Each column consists of a weight vector, a synapse model unit and a membrane model unit. The system can implement any network topology, making it very flexible. The function governing the time evolution of the neurons' membrane potential is approximated by a piece-wise linear function to reduce the amount of logical resources required. With this system, a fully-connected network of 648 neurons can be implemented on a Virtex-5 Xilinx XC5VSX5OT FPGA clocked at 100 MHz. The system is designed to process simultaneous spikes in parallel, reaching a maximum processing speed of 6 Mspikes/s. It can segment a 23×23 pixel image in 2 seconds and match two pre-segmented 90×30 pixel images in 550 ms. The second system is event-driven. A single processing element sequentially processes the spikes. This processing element is a 5-stage pipeline which can process an average of 1 synapse per 7 clock cycles. The synaptic weights are not stored in memory in this system, they are computed on-the-fly as spikes are processed. The topology of the network is also resolved during operation, and the system supports various regular topologies like 8-neighbor and fully-connected. The membrane potential time evolution function is computed with high precision using a look-up table. On the Virtex-5 FPGA, a network of 65 536 neurons can be implemented and a 406×158 pixel image can be segmented in 200 ms. The FPGA can be clocked at 100 MHz. Most of the design choices made for the second system are well adapted to the hardware implementation of the ODLM. In the original ODLM, the weight values do not change over time and usually depend on a single variable. It is therefore beneficial to compute the weights on the fly rather than saving them in a huge memory bank. The event-driven approach is a very efficient strategy. It reduces the amount of computations required to run the network and the amount of data moved in and out of memory. Finally, the precise computation of the neurons' membrane potential increases the convergence speed of the network.

Cette thèse aborde le problème d’estimation des paramètres de signaux d’usagers radio-mobile par traitement avec antenne-réseau. On adopte une approche de traitement théorique rigoureuse au problème en tentant de pallier aux limitations et désavantages des méthodes d’estimation existantes en ce domaine. Les chapitres principaux ont été rédigés en couvrant uniquement les aspects théoriques en lien aux contributions principales, tout en présentant une revue de littérature adéquate sur les sujets concernés. La thèse présente essentiellement trois volets distincts en lien à chacune des contributions en question. Suite à une revue des notions de base, on montre d’abord comment une méthode d’estimation exploitant des statistiques d’ordre supérieur a pu être développée à partir de l’amélioration d’un algorithme existant en ce domaine. On présente ensuite le cheminement qui a conduit à l’élaboration d’une technique d’estimation non linéaire exploitant les propriétés statistiques spécifiques des enveloppes complexes reçues, et ne possédant pas les limitations des algorithmes du second et quatrième ordre. Finalement, on présente le développement relatif à un algorithme d’estimation exploitant le caractère cyclostationnaire intrinsèque des signaux de communication dans un environnement asynchrone naturel. On montre comment un tel algorithme parvient à estimer la matrice de canal des signaux incidents indépendamment du caractère de corrélation spatiotemporel du bruit, et permettant de ce fait même une pleine exploitation du degré de liberté du réseau. La procédure d’estimation consiste en la résolution d’un problème de diagonalisation conjointe impliquant des matrices cibles issues d’une opération différentielle entre des matrices d’autocorrélation obtenues uniquement à partir de statistiques d’ordre deux. Pour chacune des contributions, des résultats de simulations sont présentés afin de confirmer l’efficacité des méthodes proposées.
This thesis addresses the problem of parameter estimation of radio signals from mobile users using an antenna array. A rigorous theoretical approach to the problem is adopted in an attempt to overcome the limitations and disadvantages of existing estimation methods in this field. The main chapters have been written covering only the theoretical aspects related to the main contributions of the thesis, while at the same time providing an appropriate literature review on the considered topics. The thesis is divided into three main parts related to the aforesaid contributions. Following a review of the basics concepts in antenna array processing techniques for signal parameter estimation, we first present an improved version of an existing estimation algorithm expoiting higher-order statistics of the received signals. Subsequently, we show how a nonlinear estimation technique exploiting the specific statistical distributions of the received complex envelopes at the array can be developed in order to overcome the limitations of second and fourth-order algorithms. Finally, we present the development of an estimation algorithm exploiting the cyclostationary nature of communication signals in a natural asynchronous environment. We show how such an algorithm is able to estimate the channel matrix of the received signals independently of the spatial or temporal correlation structure of the noise, thereby enabling a full exploitation of the array’s degree of freedom. The estimation process is carried out by solving a joint diagonalization problem involving target matrices computed by a differential operation between autocorrelation matrices obtained by the sole use of second-order statistics. Various simulation experiments are presented for each contribution as a means of supporting and evidencing the effectiveness of the proposed methods.

Cette thèse présente l'étude et la conception d'un réseau de contrôle linéaire chargé de générer en temps réel les instructions pour la pyramide et de résoudre les conflits d'accès aux données dans les communications entre étages. La description et le comportement d'un contrôleur d'étage sont décrits : il est donné l'architecture des trois unités qui le composent, le langage de programmation de l'interprète et le mode de communications entre étages ainsi que les mécanismes de synchronisation de l'exécution des instructions par la pyramide. En conclusion, les perspectives envisagées sont discutées; elles concernent la réalisation matérielle de ce contrôleur et l'écriture d'un compilateur pour rendre encore plus simple la programmation du réseau.

Avec l'arrivée du Web 2.0, l'édition collaborative devient massive. Ce changement d'échelle met à mal les approches existantes qui n'ont pas été conçues pour une telle charge. Afin de répartir la charge, et ainsi, obtenir un plus grand passage à l'échelle, de nombreux systèmes utilisent une architecture dite pair-à-pair. Dans ces systèmes, les données sont répliquées sur plusieurs pairs et il est alors nécessaire de définir des algorithmes de réplication optimiste adaptés aux caractéristiques des réseaux pair-à-pair: la dynamicité, la symétrie et bien sûr le nombre massif d'utilisateurs et de données. De plus, ces systèmes étant des éditeurs collaboratifs, ils doivent vérifier le modèle de cohérence dit <> (Causalité, Convergence et Intention). Dans ce manuscrit, nous proposons un modèle formel pour les systèmes d'édition collaborative qui nous permet de formaliser le modèle CCI. Dans ce modèle, nous proposons Logoot, un type de données répliqué commutatif (CRDT) pour les documents texte. Par la suite, nous définissons un mécanisme d'annulation générique pour les types de données CRDT. Nous appliquons notre mécanisme d'annulation sur Logoot pour obtenir un CRDT texte avec la fonctionnalité d'annulation appelée Logoot+. Nous proposons finalement une évaluation comparative des approches Logoot et Logoot+ à partir des modifications produites sur plus de 2000 pages de Wikipédia.

Le volume de trafic échangé dans les centres de données croît de façon exponentielle et tout nous porte à croire que cette tendance devrait continuer dans un avenir proche. Afin de suivre cette augmentation, de nombreux progrès dans le domaine des réseaux ont été effectués : les débits des interfaces réseau modernes atteignent aujourd’hui des vitesses supérieures à 40Gbps. Néanmoins, l’exploitation de ces interfaces à haut débit est limitée par l'architecture des piles réseau génériques qui sont incapables de traiter les paquets reçus à une vitesse suffisamment rapide. De nombreuses solutions matérielles et logicielles sont donc récemment apparues afin d'augmenter la vitesse de traitement des paquets. Dans cette thèse, nous étudierons différentes approches, reposant sur l’utilisation de logiciel, de matériel ou d’une combinaison des deux, afin d’améliorer les performances de la partie traitement de paquets réseau sur des hôtes de type serveur. Certaines solutions étudiées sont basées sur le routeur modulaire Click qui utilise, pour exécuter ses fonctions réseau, différents types de matériel (GPU, les FPGA, exécution en parallèle sur de multiples cœurs). Nous explorerons également des solutions logicielles alternatives à Click. Nous comparerons les solutions logicielles et matérielles de traitement de paquets en fonction de différents critères et discuterons de leurs contraintes et de leurs exigences ainsi que de leurs possibilités d'intégration dans des environnements virtualisés. Comme première contribution, nous proposons une architecture de réseau « fabric » résiliente et hautement performante. Notre objectif est de construire un réseau maillé de niveau 2 utilisant uniquement des cartes d'accélération matérielle qui effectuent le traitement des paquets en place des routeurs et des commutateurs. Nous avons décidé d'utiliser, pour la communication entre ces cartes réseau intelligentes, le protocole TRILL qui permet d’avoir une meilleure utilisation des liens réseau tout en assurant un transfert de données au moindre coût entre les hôtes. Le traitement des paquets du plan de données est déchargé sur une carte réseau programmable qui effectue le traitement en parallèle. De plus, nous proposons d'utiliser l'API ODP afin que le code de l'application de traitement de paquets puisse être réutilisé par toute autre solution prenant en charge ladite l'API. Notre deuxième contribution consiste à l’implémentation d’un plan de données du protocole TRILL sur la carte réseau intelligente MPPA (Massively Parallel Processor Array) prenant en charge l’API ODP. Nos résultats expérimentaux montrent que nous pouvons traiter les trames TRILL à un débit de ligne en full-duplex (jusqu'à 40Gbps) pour différentes tailles de paquets tout en réduisant le temps de latence. Comme troisième contribution, nous proposons une analyse mathématique de l'impact des différentes topologies de réseau sur la charge du plan de contrôle. Nous avons examiné diverses topologies de réseau et comparé leurs charges induites par le trafic de contrôle. Nous avons également montré que la topologie hypercube était celle qui convenait le mieux à notre cas d'utilisation de centre de données PoP, car elle n'avait pas une charge de plan de contrôle élevée et avait une meilleure résilience que la topologie fat-tree tout en ayant une distance moyenne plus courte entre les nœuds
The amount of traffic in data centers is growing exponentially and it is not expected to stop growing any time soon. This brings about a vast amount of advancements in the networking field. Network interface throughputs supported today are in the range of 40Gbps and higher. On the other hand, such high interface throughputs do not guarantee higher packet processing speeds which are limited due to the overheads imposed by the architecture of the network stack. Nevertheless, there is a great need for a speedup in the forwarding engine, which is the most important part of a high-speed router. For this reason, many software-based and hardware-based solutions have emerged recently with a goal of increasing packet processing speeds. The networking stack of an operating system is not conceived for high-speed networking applications but rather for general purpose communications. In this thesis, we investigate various approaches that strive to improve packet processing performance on server-class network hosts, either by using software, hardware, or the combination of the two. Some of the solutions are based on the Click modular router which offloads its functions on different types of hardware like GPUs, FPGAs or different cores among different servers with parallel execution. Furthermore, we explore other software solutions which are not based on the Click modular router. We compare software and hardware packet processing solutions based on different criteria and we discuss their integration possibilities in virtualized environments, their constraints and their requirements. As our first contribution, we propose a resilient and highly performant fabric network architecture. Our goal is to build a layer 2 mesh network that only uses directly connected hardware acceleration cards that perform packet processing instead of routers and switches. We have decided to use the TRILL protocol for the communication between these smart NICs as it provides a better utilization of network links while also providing least-cost pair-wise data forwarding. The data plane packet processing is offloaded on a programmable hardware with parallel processing capability. Additionally, we propose to use the ODP API so that packet processing application code can be reused by any other packet processing solution that supports the ODP API. As our second contribution, we designed a data plane of the TRILL protocol on theMPPA (Massively Parallel Processor Array) smart NIC which supports the ODP API. Our experimental results show that we can process TRILL frames at full-duplex line-rate (up to 40Gbps) for different packet sizes while reducing latency. As our third contribution, we provide a mathematical analysis of the impact of different network topologies on the control plane’s load. The data plane packet processing is performed on the MPPA smart NICs. Our goal is to build a layer 2 mesh network that only uses directly connected smart NIC cards instead of routers and switches. We have considered various network topologies and we compared their loads induced by the control plane traffic. We have also shown that hypercube topology is the most suitable for our PoP data center use case because it does not have a high control plane load and it has a better resilience than fat-tree while having a shorter average distance between the nodes

Cette recherche se situe dans le domaine des systèmes de documentation. Nous présentons un état de l'art des méthodes d'indexation automatique dont nous détaillons la partie concernant la sélection de thésaurus. Ensuite, nous exposons nos hypothèses et le système ANA (Apprentissage Naturel Automatique) que nous avons développé. Le système ANA effectue automatiquement l'extraction de la terminologie d'un domaine et structure cet ensemble de concepts en un réseau sémantique. Cette acquisition de connaissances est fondée sur l'étude de textes libres. Le système n'utilise ni grammaire ni dictionnaire mais s'appuie sur des procédures statistiques, ce qui le rend indépendant de la langue utilisée dans les textes. Dans un premier module le système se familiarise avec la langue (il apprend quelques éléments de syntaxe ainsi qu'une liste de mots fonctionnels), et avec le domaine (il sélectionne quelques éléments de terminologie qui constituent le noyau initiateur des connaissances). Le second module rassemble les trois procédures d'acquisition de nouveaux concepts. Celles-ci utilisent la connaissance acquise précédemment, tant sur le langage que sur le domaine. Le résultat est un réseau sémantique rassemblant les éléments de terminologie présents dans les textes analysés. Le système a été testé et évalué sur de gros corpus. Ces résultats ont conduit à sa prochaine industrialisation. De nombreux développements sont maintenant envisagés tels l'établissement automatique de taxonomie, ou l'analyse automatique des réseaux sémantiques afin d'en extraire la connaissance implicite.

Le codage réseau est un paradigme qui permet une utilisation efficace du réseau. Il maximise le débit dans un réseau multi-saut en multicast et réduit le retard. Dans cette thèse, nous concentrons notre attention sur l’intégration du codage réseau aux applications multimédias, et en particulier aux systèmes avancès qui fournissent un service vidéo amélioré pour les utilisateurs. Nos contributions concernent plusieurs scénarios : un cadre de fonctions efficace pour la transmission de flux en directe qui utilise à la fois le codage réseau et le codage par description multiple, une nouvelle stratégie de transmission pour les réseaux sans fil avec perte qui garantit un compromis entre la résilience vis-à-vis des perte et la reduction du retard sur la base d’une optimisation débit-distorsion de l'ordonnancement des images vidéo, que nous avons également étendu au cas du streaming multi-vue interactive, un système replication sociale distribuée qui, en utilisant le réseau codage en relation et la connaissance des préférences des utilisateurs en termes de vue, est en mesure de sélectionner un schéma de réplication capable de fournir une vidéo de haute qualité en accédant seulement aux autres membres du groupe social, sans encourir le coût d’accès associé à une connexion à un serveur central et sans échanger des larges tables de métadonnées pour tenir trace des éléments répliqués, et, finalement, une étude sur l’utilisation de techniques de séparation aveugle de source -pour réduire l’overhead encouru par les schémas de codage réseau- basé sur des techniques de détection d’erreur telles que le codage de parité et la génération de message digest
Network coding is a paradigm that allows an efficient use of the capacity of communication networks. It maximizes the throughput in a multi-hop multicast communication and reduces the delay. In this thesis, we focus our attention to the integration of the network coding framework to multimedia applications, and in particular to advanced systems that provide enhanced video services to the users. Our contributions concern several instances of advanced multimedia communications: an efficient framework for transmission of a live stream making joint use of network coding and multiple description coding; a novel transmission strategy for lossy wireless networks that guarantees a trade-off between loss resilience and short delay based on a rate-distortion optimized scheduling of the video frames, that we also extended to the case of interactive multi-view streaming; a distributed social caching system that, using network coding in conjunction with the knowledge of the users' preferences in terms of views, is able to select a replication scheme such that to provide a high video quality by accessing only other members of the social group without incurring the access cost associated with a connection to a central server and without exchanging large tables of metadata to keep track of the replicated parts; and, finally, a study on using blind source separation techniques to reduce the overhead incurred by network coding schemes based on error-detecting techniques such as parity coding and message digest generation. All our contributions are aimed at using network coding to enhance the quality of video transmission in terms of distortion and delay perceived

La grande majorité des problèmes auxquels l'homme est confronté contient une composante temporelle. Reconnaissance de la parole, langage, motricité, génération de plans et raisonnement sont quelques exemples d'applications que l'on tente aujourd'hui de traiter à l'aide de machines. Le connexionnisme, ou neuromimétisme, pour ses modèles les plus classiques, a montré ses capacités dans des taches de reconnaissance de formes statiques. Il est moins approprié lorsque les taches incluent une composante dynamique, c'est pourquoi de nouveaux systèmes, dits temporels, voient désormais le jour. Dans cette thèse, nous proposons une classification de ces systèmes selon la méthode de codage du temps, puis nous présentons le modèle TOM (temporal organization map). Ce dernier est une carte neuronale dont le but est d'apprendre, de stocker et de reconnaitre des séquences d'évènements. Les unités connexionnistes qui la composent sont plus proches du modèle de la colonne corticale que du neurone formel de MacCulloch et Pitts. Par leur structure et leur fonctionnement, elles fournissent à la carte une tolérance aux distorsions temporelles. Ceci est particulièrement important pour des taches sensorielles de bas niveau comme le traitement acoustique. L’architecture est générique et peut théoriquement s'appliquer à diverses modalités, a l'image du cortex biologique ou une structure de base unique se retrouve sur toute la surface. Nous proposons une application de la carte TOM a la reconnaissance de chiffres parles. Les résultats obtenus ouvrent des perspectives intéressantes pour ce genre d'architecture

Cette thèse est consacrée au problème de l'identification de brouilleurs co-canaux dans un réseau de télévision numérique de terre (DVB-T). Nous proposons à cette fin un récepteur DVB-T multi-capteur qui réalise l'identification en deux étapes. La première étape de l'identification est la synchronisation temporelle et fréquentielle du récepteur sur les différents émetteurs présents. Cette étape permet de détecter le nombre d'émetteurs DVB-T présents et de déterminer la position de la partie utile des symboles OFDM ainsi que le décalage en fréquence. Nous proposons deux méthodes de synchronisation exploitant la diversité spatiale au niveau du récepteur. La première méthode utilise les pilotes continus et/ou dispersés contenus dans le signal DVB-T alors que la deuxième méthode exploite la structure des symboles OFDM notamment la présence d'un préfixe cyclique. Les simulations montrent que les méthodes proposées ont des performances satisfaisantes en présence de fortes interférences co-canal. La deuxième étape de l'identification concerne la démodulation et le décodage des pilotes TPS qui permettent d'extraire l'identificateur de la cellule émettrice et d'identifier ainsi les différents émetteurs. Nous proposons pour cela des méthodes de recombinaison spatiale et spatio-temporelle. Certaines de ces méthodes nécessitent une estimation préalable du canal. Il s'agit des méthodes de filtrage spatial MMSEC (Minimum Mean Square Error Combining) et STMF (Spatio Temporal Matched Filter). Nous proposons également une méthode de recombinaison spatiale utilisant un filtrage MMSEC ne nécessitant pas la connaissance du canal. Nous montrons par des simulations l'efficacité de ces méthodes et nous comparons leurs performances. Les tests de laboratoire et les essais terrain effectués ont permis de valider ces différentes méthodes dans un cadre de métrologie réel. Les résultats obtenus montrent une bonne adéquation avec les résultats de simulation
This thesis deals with the identification of co-channel interferers in a DVB-T network. A multi-sensor receiver achieving the identification within two stages is proposed. The first stage of the identification is the temporal and frequency synchronisation of the receiver to all the transmitters. It aims at detecting the number of DVB-T transmitters and determining the position of the useful part of the OFDM symbols. We propose two methods exploiting the spatial diversity provided by the antenna array. The first method uses the presence of pilot carriers within the DVB-T signal whereas the second method uses the presence of a cyclic prefix. By simulations, we demonstrate that the proposed methods show promising performances even in presence of strong co-channel interference. The second stage of the identification is the TPS demodulation and decoding. It aims at decoding the transmitting cell identifier and thus identifying the different transmitters. Spatial and spatio-temporal combining methods are proposed. These methods use either the presence of pilot carriers within the DVB-T signal or the knowledge of a channel estimate. We show by simulations that these methods have good performances. Some laboratory tests and field trials validate the methods developed in this thesis in a realistic metrology context

Dans les réseaux de capteurs urbains, les nœuds émettent des signaux en utilisant plusieurs protocoles de communication qui coexistent. Ces protocoles étant en évolution permanente, une approche orientée radio logicielle semble être la meilleure manière d’intégrer tous les protocoles sur la passerelle collectant les données. Tous les signaux sont donc numérisés en une fois. La grande plage dynamique des signaux reçus est alors le principal problème : ceux-ci peuvent être reçus avec une puissance très variable selon les conditions de propagation. Dans le cas d’une réception simultanée, le Convertisseur Analogique-Numérique (CAN) doit être capable d’absorber une telle dynamique. Une première étude est menée afin d’établir les caractéristiques requises du CAN sur une passerelle d’un tel réseau de capteurs. La résolution minimale de 21 bits obtenue s’avérant trop importante pour être atteinte au vu de l’état de l’art actuel, deux approches différentes sont explorées pour réduire la plage dynamique des signaux avant la numérisation. La première approche s’appuie sur la technique du companding. Des lois de compression connues sont explorées afin d’étudier leur viabilité dans le cas de la numérisation de signaux multiples, et deux nouvelles implémentations sont proposées pour la plus performante d’entre elles. La deuxième technique proposée consiste en une nouvelle architecture de réception utilisant deux voies de réception. La première d’entre elles est dédiée au signal le plus fort sur la bande : celui-ci est démodulé et sa fréquence d’émission est mesurée. À partir de cette mesure, la seconde branche est reconfigurée de manière à atténuer ce signal fort, en réduisant ainsi la plage dynamique. Les autres signaux sont ensuite numérisés sur cette branche avec une résolution du CAN réduite. Cette deuxième approche semblant plus prometteuse, elle est testée en expérimentation. Sa viabilité est démontrée avec des scénarios de réception de signaux prédéfinis représentant les pires cas possibles
In this thesis, a receiver architecture for a gateway in a urban sensors network was designed. To embed the multiple protocols coexisting in this environment, the best approach seems to use a reconfigurable architecture, following the scheme of the Software-Defined Radio (SDR). All the received signals should be digitized at once by the Analog-to-Digital Converter (ADC) in order to sustain the reconfigurability of the architecture: then all the signal processing will be able to be digitally performed. The main complication comes from the heterogeneity of the propagation conditions: from the urban environment and from the diversity of the covered applications, the signals can be received on the gateway with widely varying powers. Then the gateway must be able to deal with the high dynamic range of these signals. This constraint applies strongly on the ADC whose resolution usually depends on the reachable digitized frequency band. A first study is led to evaluate the required ADC resolution to cope with the dynamic range. For this the dynamic range of the signals is first evaluated, then the required resolution to digitize the signals is found theoretically and with simulations. For a 100~dB power ratio between strong and weak signals, we showed that the ADC resolution needed 21 bits which is far too high to be reached with existing ADCs. Two different approaches are explored to reduce analogically the signals' dynamic range. The first one uses the companding technique, this technique being commonly used in analog dynamic range reduction in practice (\emph{e.g.} in audio signals acquisition), its relevance in multiple signal digitization is studied. Three existing compression laws are explored and two implementations are proposed for the most efficient of them. The feasibility of these implementations is also discussed. In the second approach we propose to use a two-antennas receiver architecture to decrease the dynamic range. In this architecture two digitization paths are employed: the first one digitizes only the strongest signal on the band. Using the information we get on this signal we reconfigure the second branch of the architecture in order to attenuate the strong signal. The dynamic range being reduced, the signals can be digitized with an ADC with a lower resolution. We show in this work that the ADC resolution can de decreased from 21 to 16 bits using this receiver architecture. Finally, the promising two-antennas architecture is tested in experimentation to demonstrate its efficiency with dynamic signals (\emph{i.e.} with appearing and disappearing signals)

La restructuration du secteur de l'électricité occasionne des transferts de puissance importants guidés par une logique essentiellement économique,engendrant à leur tour de nouvelles contraintes sur les réseaux de transport appelées congestions. Une congestion dénote l'incapacité du réseau de transport à conduire les programmes du marché de l'énergie, et le traitement des congestions est le procédé assurant que les réseaux sont exploités dans leurs limites de sécurité imposées. Le contexte actuel nécessite donc de définir une méthodologie de traitement des congestions fiable, optimale du point de vue économique, et qui donne de bonnes incitations sur le long terme en vue de réduire les contraintes et de favoriser le développement du réseau. A cet effet, nous proposons dans le cadre de cette Thèse un modèle de traitement des congestions qui définit celui-ci comme un service système séparé du marché de l'énergie. Le traitement repose sur l'usage d'offres d'ajustements venant des producteurs sur une base volontaire, et dont le coût total est minimisé via un algorithme d'optimisation. Ensuite, ce coût est redistribué aux usagers du réseau suivant de nouvelles stratégies d'allocation basées sur la traçabilité de l'énergie. Enfin, cette méthodologie a été adaptée en vue de répondre au problème de la coordination supranationale du traitement des congestions. Les résultats ont montré que cette coordination facilite le traitement de contraintes difficiles, et permet d'espérer des réductions appréciables de coût de congestion, tout en assurant la confidentialité de données économiques sensibles. Les essais ont notamment été effectués sur le réseau RTS 96 comportant 72 nœuds.

Le secteur des transports ferroviaires en France est marqué par un dynamisme lié notamment à l'essor du réseau à grande vitesse et à la réimplantation du tramway dans de nombreuses agglomérations. Dans ce contexte, la réduction des nuisances sonores apparaît comme un enjeu majeur pour son développement. Afin d'agir efficacement à la source, il est indispensable d'identifier et d'étudier précisément les sources responsables de ces nuisances au passage des véhicules. Parmi les approches possibles, les antennes microphoniques et les traitements associés sont particulièrement adaptés à la caractérisation des sources ponctuelles mobiles, omnidirectionnelles et décorrélées.Pour les vitesses inférieures à 300 km/h, le bruit de roulement constitue la source principale du bruit ferroviaire ; il résulte du rayonnement acoustique des éléments tels que les roues, le rail et les traverses. Le rail, dont la contribution au bruit de roulement est prépondérante aux moyennes fréquences (entre 500 He et 1000 Hz environ), est une source étendue et cohérente pour laquelle les principes classiques de traitement d'antenne ne sont pas adaptés.La méthode de caractérisation proposée dans cette thèse est une méthode inverse d'optimisation paramétrique utilisant les signaux acoustiques issus d'une antenne microphonique. Les paramètres inconnus d'un modèle vibro-acoustique sont estimés par minimisation d'un critère des moindres carrés sur les matrices spectrales mesurée et modélisée au niveau de l'antenne. Dans le modèle vibro-acoustique, le rail est assimilé à un monopôle cylindrique dont la distribution longitudinale d'amplitude est liée à celle des vitesses vibratoires. Pour le calcul de ces vitesses, les différents modèles proposés mettent en évidence des ondes vibratoires se propageant dans le rail de part et d'autre de chaque excitation. Chacune de ces ondes est caractérisée par une amplitude au niveau de l'excitation, un nombre d'onde structural réel et une atténuation. Ces paramètres sont estimés par minimisation du critère, puis utilisés pour reconstruire le champ acoustique.Dans un premier temps, des simulations sont réalisées pour juger des performances de la méthode proposée, dans le cas d'excitations ponctuelles verticales. En particulier, sa robustesse est testée en présence de bruit ou d'incertitudes sur les paramètres supposés connus du modèle. Les effets de l'utilisation de modèles dégradés sont également étudiés. Concernant l'estimation des amplitudes, les résultats ont montré que la méthode est particulièrement robuste et efficace pour les excitations les plus proches de l'antenne. En revanche, pour l'estimation des autres paramètres, les performances sont supérieures pour les positions d'antenne excentrées. De manière générale, le nombre d'onde est correctement estimé sur l'ensemble des fréquences étudiées. Dans les cas à faible atténuation, un traitement classique par formation de voies en ondes planes suffit. En ce qui concerne l'estimation de l'atténuation, la faible sensibilité du critère limite l'efficacité de la méthode proposée.Enfin, certains résultats obtenus à partir des simulations ont été vérifiés lors de mesures in situ. L'excitation d'un rail expérimental par un marteau de chocs a tout d'abord permis de valider le modèle vibratoire pour la flexion verticale. Pour tester la méthode d'optimisation paramétrique, le rail a également été excité verticalement à l'aide d'un pot vibrant. Les principaux résultats des simulations ont été retrouvés, et des comportements particuliers relatifs à la présence de plusieurs ondes dans le rail ont été observés, ouvrant des perspectives de généralisation du modèle vibratoire utilisé.

Les travaux présentés dans ce mémoire abordent le problème de la conception d'une architecture parallèle dédiée aux applications de traitements d'image et de vision. L'approche retenue repose essentiellement sur la reconfiguration de l'architecture en fonction des mouvements de données et des structures calculatoires rencontrés dans les algorithmes de vision. L'objectif ultime étant de proposer une architecture peu coûteuse et ergonomique. La méthodologie retenue consiste à mettre en œuvre un routeur de message adaptable aux différents besoins des applications. Ce routeur de message, implantés en FPGA, permet de modeler l'architecture au gré des traitements afin de répondre au mieux aux contraintes d'applications : adéquation architecture algorithme et contraintes A 3C. Nous proposons également une approche matériel/logiciel (Co-design) pour l'implantation des algorithmes de Ti/vision. Cette approche propose une extension de l'A 3C aux structures calculatoires. Afin de définir le concept de routeur adaptable, nous proposons une classification selon les mouvements de données des algorithmes de Ti/vision. A cette classification nous ajoutons une étude des machines de vision existantes et du routage dans les machines parallèles nous permettant de définir Routiv et Freetiv. Dans le cadre du prototypage de notre routeur de message Routiv, nous proposons une évaluation de différentes configurations de routage correspondant à des routeurs en adéquation avec les mouvements de données rencontrés dans les algorithmes de vision. La dernière partie propose une présentation de l'architecture Freetiv, son environnement de programmation ainsi que son langage de programmation graphique.

Premier relais des informations sensorielles et nociceptives périphériques, la moelle épinière est le siège de traitements dynamiques complexes. L'objectif de ce travail est de caractériser la transformation subie par le signal (sa fonction de transfert) et de quantifier l'impact des différents paramètres du réseau. Pour cela, nous avons utilisé une approche multidisciplinaire mêlant théorie et expérimentation au travers du développement d'une nouvelle plateforme d'expérimentation hybride, basée sur le logiciel NEURON. Nous avons construit un modèle réaliste du réseau de la corne dorsale et développé des outils théoriques de quantification du signal et de sa transformation, provenant de la théorie de l'information. Nous avons pu ainsi pu mettre en évidence l'importance des propriétés régénératives cellulaires ainsi que du contrôle inhibiteur sur le transfert de l'information nociceptive. Nous aboutissons ainsi à une approche novatrice de pharmacologie virtuelle pour l'étude de la douleur.

Le réseau européen de paralysie cérébrale nommé Surveillance of Cerebral Palsy in Europe (SCPE) est né de la volonté de différents registres européens de s'associer afin d'harmoniser leurs données et de créer une base de données commune. Aujourd'hui il compte 24 registres dont 16 actifs. La base contient plus de 14000 cas d'enfants avec paralysie cérébrale (PC) nés entre 1976 et 2002. Elle permet de fournir des estimations précises sur les taux de prévalence de la PC, notamment dans les différents sous-groupes d'enfants (sous groupes d'âge gestationnel ou de poids de naissance, type neurologique de PC). La thèse s'est articulée autour de la base de données commune du réseau SCPE. Dans un premier temps, nous avons réalisé un état des lieux de la qualité des données de la base commune, puis développé de nouveaux outils pour l'amélioration de la qualité des données. Nous avons notamment mis en place un retour d'informations personnalisé aux registres registre suite à chaque soumission de données et écrit un guide d'aide à l'analyse des données. Nous avons également mené deux études de reproductibilité de la classification des enfants. La première étude incluait des médecins visualisant des séquences vidéos d'enfants avec ou sans PC. La deuxième étude incluait différents professionnels travaillant dans les registres qui avaient à leur disposition une description écrite de l'examen clinique des enfants. L'objectif de ces études originales était d'évaluer si face à un même enfant, les différents professionnels le classaient de la même manière pour le diagnostic de PC, le type neurologique et la sévérité de l'atteinte motrice. Les résultats ont montré une reproductibilité excellente pour les pédiatres ayant visualisé les vidéos et bonne pour les professionnels ayant classé les enfants à partir de la description écrite. Dans un second temps, nous avons réalisé des travaux sur l'analyse des données à partir de deux études : l'analyse de la tendance du taux de prévalence de la PC chez les enfants nés avec un poids >2499g entre 1980 et 1998 et l'analyse du taux de prévalence de la PC associée à l'épilepsie chez les enfants nés entre 1976 et 1998. Ces travaux ont porté principalement sur les méthodes d'analyse des tendances dans le temps du taux de prévalence, et sur la prise en compte des interactions tendance-registre.

Le fait d'avoir plusieurs agents autonomes pour travailler ensemble efficacement afin d'obtenir des comportements collectifs de groupe est généralement appelé contrôle coopératif des systèmes multi-agents (MAS). Le contrôle coopératif des MAS a reçu une attention particulière de la part de diverses communautés scientifiques, en particulier de la communauté des systèmes et du contrôle. En raison du fait que les agents des SMA sont généralement limités en termes de ressources, telles que la portée limitée des communications sans fil (pour échanger des informations entre les agents), des capteurs (pour mesurer les informations relatives entre agents voisins) et des actionneurs (pour piloter les agents), ainsi que des contraintes énergétiques liées aux interactions de longue durée, un ingénieur doit parfois diviser un grand réseau en grappes. Nous abordons d'abord le problème du consensus dans le réseau en grappes, où chaque nœud du graphe du réseau représente un agent à dynamique linéaire. Le comportement coopératif des MAS linéaires avec la dynamique générale du système dans le réseau en grappe est défini non seulement par les protocoles de contrôle dynamique concernant les grappes isolées, mais aussi par les interactions discrètes entre les leaders. Cela rend un problème de consensus dans le réseau en grappe avec des agents linéaires généraux beaucoup plus difficile que celui du cas de l'intégrateur. Ainsi, un contrôle impulsif basé sur l'observation est proposé pour traiter le problème de consensus. Ensuite, nous étudions le problème du contrôle de la formation dans les systèmes de réseaux groupés d'agents linéaires qui sont soumis à des contraintes d'état. La structure de communication en temps continu dans chaque grappe est représentée par un graphique fixe et non dirigé. Pour ce faire, un protocole de formation robuste, qui traite de la communication en temps continu à l'intérieur des grappes et de l'échange d'informations en temps discret entre les grappes, est introduit. Il est ensuite montré que le problème de contrôle de la formation robuste considéré peut être indirectement résolu en étudiant la stabilité robuste d'un système équivalent basé sur la théorie des matrices et la théorie des graphes algébriques. De plus, il montre le rôle important de la communication entre les leaders à certains moments discrets spécifiques, représentés par la matrice stochastique. Enfin, nous discutons du problème du consensus de sortie dans les réseaux groupés composés de MAS hétérogènes qui sont soumis à différentes perturbations. Chaque grappe est représentée par un graphique fixe et dirigé. Un modèle de référence interne dynamique pour chaque agent est introduit, qui prend en compte les communications en temps continu entre les modèles de référence internes dans les grappes virtuelles et les échanges d'informations discrètes entre ces grappes virtuelles. Par conséquent, le consensus de sortie des agents hétérogènes est indirectement résolu par le consensus des références virtuelles. Pour y parvenir, un protocole de contrôle de consensus hybride est proposé pour le réseau en grappe virtuel. Grâce aux résultats de la théorie des matrices et de la théorie des graphes algébriques, le consensus du réseau en grappes virtuel est résolu. Une condition suffisante et nécessaire est dérivée pour le consensus de sortie des agents hétérogènes linéaires sous différentes perturbations dans le réseau en grappe
Having multiple autonomous agents to work together efficiently to achieve collective group behaviors is usually referred to as cooperative control of multi-agent systems (MASs). Cooperative control of MASs has received compelling attention from various scientific communities, especially the systems and control community. An arise from the fact that agents in MASs are usually resource-limited, such as limited ranges of wireless communication (for exchanging information among agents), sensors (for measuring relative information between neighboring agents) and actuators (for driving the agents), as well as energy constraints related to long time interactions, an engineer should sometimes partition a large network into clusters. We first address the problem of consensus in the clustered network, where each node of the network graph represents an agent with linear dynamics. The cooperative behavior of linear MASs with general system dynamics in the clustered network is defined by not only the dynamical control protocols concerning the isolated clusters but also the discrete interactions among the leaders. This makes a consensus problem in the clustered network with general linear agents much more challenging than that of the integrator case. Thus, an impulsive observer-based control is proposed to handle the consensus problem. Next, we study the formation control problem in clustered network systems of linear agents that are subjected to state constraints. The continuous-time communication structure in each cluster is represented by a fixed and undirected graph. To do this, a robust formation protocol, which deals with the continuous-time communication inside clusters and discrete-time information exchange between clusters, is introduced. It is then shown that the considered robust formation control problem can be indirectly solved by studying the robust stability of an equivalent system based on matrix theory and algebraic graph theory. Moreover, it shows the important role of communication between leaders at some specific discrete instants, represented by the stochastic matrix. Finally, we discuss the output consensus problem in the clustered networks composed of heterogeneous MASs that are subjected to different disturbances. Each cluster is represented by a fixed and directed graph. A dynamic internal reference model for each agent is introduced, which takes into account the continuous-time communications among internal reference models in virtual clusters and discrete information exchanges between those virtual clusters. Therefore, the output consensus of heterogeneous agents is indirectly solved through the consensus of the virtual references. To achieve that, a hybrid consensus control protocol is proposed for the virtual clustered network. Thanks to results from matrix theory and algebraic graph theory, the consensus of the virtual clustered network is solved. A sufficient and necessary condition is derived for the output consensus of linear heterogeneous agents under different disturbances in the clustered network

Lorsque les systèmes experts abordent des domaines d'application très complexes, l'organisation d'un système expert sous forme d'une base de connaissances, d'une mémoire de travail et un mécanisme d'inférence, aussi puissant soient-ils, devient insuffisante. De telles applications font souvent intervenir une expertise hétérogène provenant de plusieurs experts dans différents domaines. Les techniques d'Intelligence Artificielle Distribuée comme celles des systèmes multi-experts, sont nées de la nécessité de développer ces applications. Dans ce mémoire, nous présentons un outil basé sur le générateur de systèmes experts SUPER, qui permet de développer une architecture multi-expert pour répondre à la demande de telles applications complexes. Notre démarche a consisté à distribuer le travail en plusieurs systèmes experts, chaque système expert possédant sa propre base de connaissances, sa propre base de faits et son propre moteur d'inférence. Une structuration en réseau de bases de connaissances est proposée pour assurer la cohérence globale du système et une stratégie de résolution efficace. Les systèmes experts peuvent communiquer entre eux par envoi de messages, et s'assister par l'échange des informations. Différentes stratégies de contrôle du système qui permettent le suivi de processus dynamique sont décrites dans ce mémoire. Un élément considéré comme important dans ce travail, est le temps de réponse du système. Nous présentons également dans ce mémoire une application de l'outil développé pour réaliser un système de diagnostic automobile. Cette application est réalisée dans le cadre du projet Euréka-Prometheus.

L’électrocardiogramme (ECG) permet de mesurer l’activité électrique du cœur. Il est utilisé pendant les examens d’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) depuis plusieurs décennies pour améliorer la surveillance des patients et synchroniser les acquisitions des images. Néanmoins, cette technique est réalisée en utilisant des dispositifs électroniques avec une bande passante faible et un nombre limité d’électrodes ne permettant pas de fournir un signal de qualité diagnostic. En effet, un ECG diagnostic nécessite une large bande passante (0.05 – 150 Hz) ainsi que 10 électrodes de mesure qui permettent d’acquérir 12 dérivations. L’IRM est caractérisée par un environnement avec un champ magnétique statique intense, des champs électromagnétiques dynamiques à haute fréquence et à basse fréquence. La conception et le développement d’un capteur ECG compatible IRM nécessite de prendre en compte cet environnement afin de réduire les risques d’échauffements du dispositif pendant les séquences d’images et réduire les perturbations sur les signaux mesurés. L’utilisation de dispositifs avec des câbles courts réduit les risques d’échauffement par effet antenne, ce qui garantit la sécurité des patients, mais l’induction de bruit sur les signaux est inévitable. Le travail de thèse a été organisé en cinq parties principales. Les deux premières parties étaient orientées sur l’étude de la littérature et la conception d’un nouveau prototype de capteur avec une large bande passante d’ECG. L’objectif était de développer un dispositif doté d’une puissance de calcul suffisante pour intégrer les algorithmes de traitement du signal développés par le laboratoire IADI, afin d’éliminer le bruit superposé aux signaux. La troisième partie a été consacrée à la construction d’un réseau de capteurs à partir de N capteurs. L’objectif était de multiplier le nombre d’électrodes de mesure pour augmenter la résolution spatiale de l’ECG et reconstruire un ECG 12 dérivations pendant l’examen IRM. La finalité de ce travail est l’imagerie ECG non invasive à partir de cartes de potentiel électrique de surface et à partir de modèles anatomiques de patients obtenus simultanément par IRM. La quatrième partie expose un nouveau procédé de correction en temps réel des signaux ECG à partir d’une acquisition à haute fréquence d’échantillonnage, sur la base du dispositif développé. La cinquième et dernière partie présente une autre application de ce capteur en salle d’électrophysiologie interventionnelle, pendant l’activation d’un système de Navigation Magnétique à distance (NMD) du cathéter, qui génère des perturbations similaires à celles observées en IRM
The electrocardiogram (ECG) is used to measure heart electrical activity. It has been used during Magnetic Resonance Imaging (MRI) examinations for several decades to improve patient monitoring and synchronize image acquisition. Nevertheless, this technique is performed using electronic devices with a low bandwidth and a limited number of electrodes that do not provide a diagnostic signal quality. Indeed, a diagnostic ECG requires a wide bandwidth (0.05 - 150 Hz) and 10 measuring electrodes that allow 12 leads to be acquired. MRI is characterized by an environment with an intense static magnetic field, high frequency and low frequency dynamic electromagnetic fields. The design and development of an MRI-compatible ECG sensor needs to take into account this environment to reduce the risk of overheating of the device during image sequences and to reduce disturbances on the measured signals. The use of devices with short cables reduces the risk of overheating by antenna effect, which ensures patient safety, but the induction of noise on the signals is inevitable. This thesis is organized in five parts. The first two parts were oriented towards the study of the literature and the design of a new sensor prototype with a broad bandwidth of ECG. The objective was to develop a device with sufficient computing power to integrate the signal processing algorithms developed by the IADI laboratory, to eliminate the noise superimposed on the signals. The third part was dedicated to the construction of a sensor network from N sensors. The goal was to multiply the number of measurement electrodes to increase the spatial resolution of the ECG and reconstruct a 12-lead ECG during MRI examination. The purpose of this work is noninvasive ECG imaging from surface electrical potential maps and from anatomical models of patients obtained simultaneously by MRI. The fourth part presents a new method of real-time correction of ECG signals from a high frequency sampling acquisition, based on the device developed. The fifth and last part presents another application of this sensor in the interventional electrophysiology room, during the activation of a Magnetic Navigation System of the catheter, which generates disturbances similar to those observed in MRI

Les images de synthese ont envahi notre quotidien. La puissance de calcul requise pour des applications temps reel rend incontournable l'utilisation de structures paralleles. Un tel contexte nous a conduit a evaluer une structure parallele de processeurs simd, sympati2, realisee pour le traitement d'images. L'objectif de cette these est de proposer un accelerateur graphique modulaire et programmable autorisant un bon rapport cout/performance. La parallelisation des algorithmes classiques en synthese d'images sur sympati2 a permis de degager les limites de la structure dans ce domaine. Les points difficiles nous conduisent a evaluer une machine derivee sympatix, qui dispose d'un reseau rapide inter-processeurs. Ce dernier reporte la gestion de la coherence des messages au niveau des processeurs diminuant d'autant les performances. Cette etude propose un reseau d'intercommunication dont les acces sont geres par des priorites materialisees par la presence de jetons. Cette technique garantit, de maniere simple, la coherence des messages en circulation. Les simulations de cette nouvelle architecture ont montre que les performances de la structure laissent apparaitre une limite liee au caractere synchrone de fonctionnement simd. Une procedure, denommee changement de contexte, est presentee. Elle assouplit le fonctionnement rigide du mode smind et augmente ainsi fortement le niveau de parallelisme des algorithmes. Enfin, la double competence, traitement d'images et synthese d'images, de l'accelerateur propose a l'issue de ce travail semble etre un atout interessant a l'heure du multimedia

Les travaux menés durant cette thèse ont pour objectif d’améliorer les performances des systèmes hybrides GNSS/MEMS. Ils se décomposent en deux parties distinctes : d’une part, le développement d’un ensemble de traitement capteurs cherchant à améliorer la mesure elle-même et d’autre part, l’optimisation des algorithmes d’hybridation pour les capteurs MEMS de Thales. Le traitement capteur consiste en l’estimation de l’accélération vraie (resp. la vitesse angulaire vraie) à partir de la sortie du capteur accélérométrique (resp. gyrométrique). Ce traitement a été réalisé en deux sous-étapes : 1) La calibration qui consiste en l’identification du système non-linéaire connaissant ses entrées et ses sorties. Les relations entrant en jeu dans le modèle étant linéaires vis-à-vis des paramètres, on peut alors résoudre cette partie du problème par l’estimateur des moindres carrés (après extension du vecteur comprenant les entrées afin qu’il comporte les non linéarités). 2) L’inversion du modèle qui a pour but d’estimer les entrées du modèle connaissant ses sorties et l’estimation des paramètres effectuée durant l’étape de calibration. Après formalisation de ce problème sous forme d’un modèle dynamique, la résolution se fera à l’aide d’algorithme type filtre de Kalman ou filtre particulaire. Les algorithmes d’hybridation ont pour but de localiser un mobile dans l’espace connaissant l’information issue des MEMS ainsi que celle apportée par le GPS. Cette partie peut également se décomposer en deux sous-problèmes : 1) Lorsque que les signaux GPS sont disponibles (cas nominal), le but est d’améliorer les méthodes de navigation hybride GPS/INS existantes (EKF, UKF, PF, …). Dans notre cas, la réflexion a portée sur une modélisation à l’ordre 2 des biais des capteurs MEMS et sur la fermeture de la boucle de navigation (correction de la centrale inertielle à l’aide des erreurs issues du filtre d’hybridation). 2) Dans des scénarii défavorables (multitrajet et masquage des signaux GPS), la qualité des capteurs MEMS ne permet pas d’obtenir des résultats de navigation satisfaisants. Un algorithme basé sur un réseau de neurones a donc été développé. Durant les phases où le GPS est disponible, cet algorithme permet d’apprendre l’erreur commise par la centrale inertielle en mode survie par rapport au résultat de navigation hybride. Le réseau de neurones ainsi appris fournira alors cet élément de correction en cas de perte de l’information GPS. Ces différentes méthodes ont permis d’accroître la précision de la navigation GNSS/MEMS aussi bien dans le cas nominal que lors de pertes du signal GPS
The goal of this thesis is to improve accuracy of GNSS/MEMS integrated navigation system. Two main parts can be distinguished in this thesis: first, sensor processing can be achieved to improve measurement accuracy and then, navigation algorithm can be optimized for the specific case of MEMS sensors. Sensor processing is the estimation of real acceleration (resp. real angular rate) from the one measured by accelerometer (resp. gyrometer). This processing have been realized in two steps: 1) Calibration: identification of the non-linear system describing sensors (resolved by Least Square method). 2) Model inversion: estimation of the input of the non-linear system, i.e. acceleration and/or angular rate (resolved by Kalman filtering). Navigation algorithm have then to locate an object in space from both GNSS and MEMS data. This part have been also realized in two steps: 1) If GNSS signals are available, the goal is to improve the existing GNSS/INS navigation schemes (2nd-order bias modeling of MEMS sensors). 2) If GNSS are not available (e.g. multipath or outage), a Neural Network based algorithm have been developped, which learn the error made by the inertial platform during the unavailability of GNSS signals. These different methods have allowed to improve accuracy of GNSS/MEMS inetgrated navigation system both for nominal case and degraded case

Les travaux sur l'extraction des caractéristiques d'objets d'une image nous ont amenés à la conception d'une architecture dédiée à l'étiquetage. Ce dernier, par ses propriétés à la fois locales et globales, représente une opération particulièrement coûteuse en temps d'exécution pour une approche séquentielle. Dans le cadre d'une approche parallèle, il a été montré que la complexité d'étiquetage est inversement proportionnelle au nombre de processeurs et que de nombreuses solutions existantes utilisent un nombre important de processeurs pour réduire cette complexité. Pour concevoir une architecture parallèle optimale, il faut tenir compte du critère produit "Processeur x Temps" notamment si l'implantation VLSI de l'architecture est envisagée. L'objectif de la première partie de ce travail a été d'aboutir à une architecture parallèle dédiée à l'étiquetage à faible produit et bon compromis "Processeur x Temps". Pour ce faire, nous avons adapté l'algorithme de Maresca implanté sur une structure 2D de processeurs, Polymorphic-Torus. Le résultat nous a conduit à une structure 1D de processeurs à mémoire CAM. [. . . ]
The works on characterization of objects in an image incited the design of a dedicated architecture for connected-component labeling. Due to both local and global properties, this operation is extremely time costly when a sequential approach is applied. In the case of a parallel approach, it has been demonstrated that the labeling complexity is inversely proportional to the number of processors. In order to reduce the complexity, many of the existing solutions require a large number of processors. However, the "Processor-Time" product has to be considered to obtain an optimal architecture particularly if VLSI implementation is envisaged. The primary objective of this work was to design a parallel dedicated architecture for labeling with both weak product and good tradeoff of "Processor-Time". For this, a Maresca algorithm, implemented in a 2-D array of processors, Polymorphic-Torus was adapted. The structure obtained has a 1-D array of processors with CAM memories. [. . . ]

Les ganglions de la base (GB) constituent un ensemble de structures sous-corticales impliquées dans de nombreuses tâches sensorimotrices. Le striatum, principale structure d’entrée des GB, est composé de neurones de projection GABAergiques (NPS) qui inhibent les structures de sortie des GB, elles-mêmes inhibitrices, conduisant à une désinhibition des réseaux pré-moteurs du tronc cérébral et du thalamus. Chaque NPS reçoit des afférences excitatrices issues de neurones corticostriataux (CS) localisés dans une ou plusieurs aires corticales fonctionnellement associées. A l’aide d’enregistrements électrophysiologiques extra- et intracellulaires in vivo chez le rat, combinés à des techniques de neuroanatomie, j’ai montré pour la première fois comment les informations sensorielles tactiles, issues des vibrisses, étaient traitées dans le circuit CS correspondant. La propagation des informations sensorielles dans le circuit CS est conforme à l’hypothèse d’un entonnoir anatomo-fonctionnel CS adaptatif et sélectif permettant d’affiner les informations propagées dans ce circuit. J’ai ensuite déterminé l’impact fonctionnel des convergences corticales somatosensorielles et motrices sur les NPS du secteur striatal somatosensoriel. La coïncidence temporelle des signaux excitateurs sensoriels et moteurs se traduirait le plus souvent par une sommation efficace de réponses sous-liminaires pouvant générer un potentiel d’action. Ces résultats suggèrent que la propagation des informations tactiles dans les circuits CS réalise un codage spatial en sélectionnant des neurones striataux ad hoc pour la réalisation optimale d’un comportement dans un contexte donné

Avec le développement des techniques d'accès telles que le xDSL ou le FTTH, la plupart des opérateurs de télécommunications proposent de nouveaux services à très haut débit, tels que l'Internet, la téléphonie ou la télévision sur IP. En prolongement du réseau d'accès, l'utilisation de systèmes à courants porteurs domestiques permet d'accéder à l'ensemble de ces services au niveau de chaque prise de l'habitation. Cependant, le réseau électrique n'est pas adapté pour la transmission d'un signal numérique et les autres dispositifs électriques connectés risquent de perturber la communication. Ce travail de thèse consiste à analyser le fonctionnement des systèmes à courants porteurs face à ces perturbations et propose plusieurs solutions d'optimisation complémentaires. D'une part, nous nous sommes intéressés à la détection et la mitigation des perturbations impulsives, en exposant des techniques qui ont permis d'améliorer les performances et la qualité de service des systèmes. D'autre part, nous développons des algorithmes de diminution du bruit introduit par les convertisseurs analogiques/numériques, ce qui permet de résoudre de fortes contraintes d'implémentation. Enfin, l'étude s'attache à définir une meilleure gestion du spectre de puissance, afin d'augmenter les débits et la qualité de service tout en respectant les contraintes de la réglementation
With the emergence of broadband network technologies like ADSL or FTTH, most telecommunication service providers offer new high data rate services, such as broadband Internet, voice over IP and IP television. The use of indoor powerline systems allows the user to have access to each of these services via any socket in the house. However, the electrical network is not designed for the transmission of digital signals. Moreover, other electrical devices may generate some interference degrading the communication link. This Ph. D. Analyses the powerline systems performance in the presence of these limitations and suggests several optimization solutions according to different complementary axes. Firstly, we study the detection and mitigation of impulsive noise, in order to improve the system performance in the presence of physical disruption. Secondly, we develop algorithms liable to reduce the analog to digital converter noise which can solve implementation limitations. Finally, the study explores a better power spectrum, management, in order to increase data rates while respecting regulation constraints

La compréhension du fonctionnement cérébral passe par l'étude des relations entre les structures cérébrales et les fonctions cognitives qu'elles implémentent. Les études en activation, qui permettent d'obtenir, grâce aux techniques de neuroimagerie fonctionnelle, des données sur l'activité cérébrale pendant l'accomplissement d'une tâche cognitive, visent à étudier ces liens. Ces études, ainsi que de nombreux travaux chez l'animal, suggèrent que le support neurologique des fonctions cognitives est constitué de réseaux à grande échelle d'aires corticales et de régions sous-corticales interconnectées. Cependant, la mise en correspondance simple entre réseaux activés et tâche accomplie est insuffisante pour comprendre comment l'activation découle du traitement de l'information par le cerveau. De plus, le traitement cérébral est très complexe, et les mesures fournies par la neuroimagerie sont incomplètes, indirectes, et de natures différentes, ce qui complique grandement l'interprétation des données obtenues. Un outil de modélisation explicite des mécanismes de traitement et de propagation de l'information cérébrale dans les réseaux à grande échelle est nécessaire pour palier ces défauts et permettre l'interprétation des mesures de l'activité cérébrale en termes de traitement de l'information. Nous proposons ici un formalisme original répondant à ces objectifs et aux contraintes imposées par le système à modéliser, le cerveau. Il est basé sur une approche graphique causale et probabiliste, les réseaux bayésiens dynamiques, et sur une représentation duale de l'information. Nous considérons le cerveau comme un ensemble de régions fonctionnelles anatomiquement interconnectées, chaque région étant un centre de traitement de l'information qui peut être modélisé par un noeud du réseau bayésien. L'information manipulée dans le formalisme au niveau d'un noeud est l'abstraction du signal généré par l'activité de la population neuronale correspondante. Ceci nous conduit à représenter l'information cérébrale sous la forme d'un couple numérique/symbolique, permettant de tenir compte respectivement du niveau d'activation et de la configuration des neurones activés. Ce travail se situe dans le prolongement d'un projet visant à développer une approche causale originale pour la modélisation du traitement de l'information dans des réseaux cérébraux à grande échelle et l'interprétation des données de neuroimagerie. L'aspect causal permet d'exprimer explicitement des hypothèses sur le fonctionnement cérébral. Notre contribution est double. Au niveau de l'intelligence artificielle, l'utilisation de variables aléatoires labellisées dans des réseaux bayésiens dynamiques nous permet de définir des mécanismes d'apprentissage non-supervisés originaux. Sur le plan des neurosciences computationnelles, nous proposons un nouveau formalisme causal, plus adapté à la représentation du fonctionnement cérébral au niveau des réseaux d'aires que les réseaux de neurones formels, et présentant plus de plausibilité biologique que les autres approches causales, en particulier les réseaux causaux qualitatifs.

Cette thèse propose une nouvelle méthode automatique pour estimer la déformation subie par un organe vascularisé entre deux images scanner. Cette méthode analyse les réseaux vasculaires internes an de recaler au mieux ces images. Ainsi, elle apporte une aide au diagnostic en facilitant le suivi individuel des tumeurs et une aide à la planication en créant des modèles de réseaux vasculaires plus détaillés. La méthode se décompose en trois grandes étapes. Tout d'abord, les réseaux vasculaires contrastés dans les images scanner sont modélisés par des graphes. Ensuite, un algorithme original d'appariement de graphes met en correspondance les bifurcations communes. Enfin, une transformation est calculée à partir des appariements estimés pour compenser la déformation globale de l'organe. Les nombreuses expérimentations, menées sur nos bases de patients synthétiques et réels, valident l'efficacité et la robustesse de cette nouvelle méthode
This thesis proposes a new automated method to evaluate the deformation of a vascularized organ between two CT-scan images. This method analyses internal vascular networks in order to better register those images. This way, it provides support for the diagnosis by easing individual tumour follow-up as well as for the planning by creating more detailed vascular network models. The method is composed of three major steps. First, contrasted vascular networks in CT-scan images are modelled thanks to graphs. Then, an original graph matching algorithm associates common bifurcations. Finally, a transformation is computed from estimated matchings in order to compensate the overall organ deformation. The many experimentations carried out on our databases of synthetic and real patients validate the efficiency and robustness of this new method

Dans le cadre d'une recherche sur l'architecture des systemes et des reseaux orientes vers le developpement pour microprocesseurs, une nouvelle ergonomie a ete realisee et experimentee. Elle consiste a rendre une machine locale, dotee de moyens de communication evolues, exclave d'un systeme de developpement moins puissant

Les textes se sont imposés depuis la fin des années 1990 comme une source précieuse de connaissances pour la construction de ces ontologies qui constituent à la fois l’ossature sémantique du web sémantique et son goulot d’étranglement. Les textes sont en effet porteurs de connaissances stabilisées et partagées qui sont plus faciles d’accès que les experts qu’on pourrait vouloir interroger. Le recours aux textes ne remplace pas l’expertise humaine mais elle permet à l’ingénieur de la connaissance de prendre connaissance du domaine à modéliser et d’amorcer le travail de modélisation. La construction d’ontologies de domaine à partir de textes repose sur des techniques de traitement automatique de la langue (TAL) couplées à des techniques d’ingénierie de connaissances pour aboutir à un modèle formel décrivant les connaissances partagées dans un domaine précis. L’un des enjeux du passage des textes à des ontologies est l’identification du vocabulaire du domaine et sa structuration sous la forme d’un thésaurus avant sa formalisation et ce sont les difficultés inhérentes à cette exploitation du matériau linguistique et à sa normalisation qui ont retenu notre attention dans ce travail de thèse. Nous proposons une méthode de normalisation qui permet de transformer le matériau linguistique – tel qu’il a été extrait d’un corpus d’acquisition par des outils de TAL – en un réseau sémantique que nous appelons « réseau termino-conceptuel » et qui décrit le vocabulaire normalisé du domaine, c’est-à-dire le vocabulaire désambiguïsé et structuré tel qu’il est stabilisé dans le domaine en question. C’est un réseau de termes non ambigus qui sont interconnectés à travers des relations taxonomiques et associatives. Il sert de base pour la construction d’une ontologie de domaine à partir de textes mais aussi de thesaurus pour l’annotation des documents. Cette thèse a été conduite dans le cadre du projet européen ONTORULE (ontology meets business rules). Notre approche s’inscrit dans le cadre global de la méthode de construction de ressources ontologiques TERMINAE qui a été initiée par les travaux du groupe TIA (Terminologie Intelligence Artificielle). Cette méthode TERMINAE repose sur trois niveaux de connaissances – terminologique, termino-conceptuel et conceptuel – pour la construction d’ontologies de domaine à partir de textes. La première étape d’extraction terminologique permet l’identification du vocabulaire mentionné dans les textes et sert de point de départ pour la construction d’un modèle formel du domaine. La deuxième étape de normalisation permet de transformer le réseau terminologique initial en un réseau termino-conceptuel. La dernière étape, de formalisation, assure la transformation du réseau termino-conceptuel en un réseau conceptuel représenté sous la forme d’une ontologie. Si la première étape peut être automatisée par des outils d’extraction, les deux autres nécessitent un travail de désambiguïsation et de modélisation qui repose en grande partie sur l’expertise humaine. Cette thèse a permis d’affiner la méthode TERMINAE en montrant comment décomposer le travail de normalisation en différentes opérations, comment enchaîner ces opérations et comment contrôler le processus global de normalisation. C’est en effet une étape difficile pour l’ingénieur de la connaissance qui se retrouve, à l’issue de la phase d’extraction linguistique, face à une masse d’unités à traiter, dont certaines sont ambiguës et qui ne sont pas toutes pertinentes pour le domaine. Pour élaborer cette méthode de normalisation, nous nous sommes intéressée dans cette thèse à : – l’enrichissement du réseau terminologique par la prise en compte notamment des entités nommées là où la méthode TERMINAE exploitait essentiellement les termes ; – la formalisation de structures de connaissances manipulées dans le processus de construction d’ontologies tel que posé dans la méthode TERMINAE : nous avons défini précisément les structures de connaissances manipulées et mis en évidence les liens de correspondance qui permettent de dériver une structure de connaissances à partir d’une autre et de naviguer de l’une à l’autre ; – la définition d’un processus de normalisation d’un réseau terminologique en un réseau termino-conceptuel qui permet de guider l’ingénieur de la connaissance dans la détection du vocabulaire du domaine et dans ses choix de normalisation : le réseau terminologique est constitué par des unités terminologiques qui sont des termes et des entités nommées et par des relations terminologiques décrivant des relations syntaxiques, lexicales et spécialisées ; des indicateurs permettent de suivre la progression du travail de normalisation. Cette approche de la normalisation a été testée dans le cadre d’expérimentations visant à évaluer les principales contributions dans cette thèse. Les ontologies créées ont été utilisées dans le cadre du projet ONTORULE sur trois cas d’usage différents. Elles ont servi de vocabulaires conceptuels pour l’écriture des règles métier de différents systèmes d’aide à la décision mais elles ont surtout été utilisées pour annoter sémantiquement les textes réglementaires et ainsi guider le travail d’acquisition des base de règles métier à partir de ces textes
Since the late 1990s, texts have emerged as a precious source of knowledge for building ontologies that are at times a semantic framework of the Semantic Web and sometimes its bottleneck. In fact, texts carry stabilized and shared knowledge which are easier to access than questioning any expert. The use of texts doesn’t replace human expertise but allows the knowledge engineer to understand the domain to be modelled and initiate the work of modelling. Building domain ontologies from text is based on techniques of natural language processing (NLP) coupled with knowledge engineering techniques to construct a formal model describing knowledge shared in a specific domain. One of the challenges of the transformation from texts to ontologies, is to detect a vocabulary of the domain and its structure in the form of a thesaurus before its formalization and these difficulties that are inherent to exploitation of linguistic material and its normalization, caught our attention in this thesis. We propose a normalization method that transforms the linguistic material - as it was extracted from an acquisition corpus by NLP tools - in a semantic network that we call "termino-conceptual network" and that describes a normalized vocabulary of the domain : a disambiguated and structured vocabulary such that it is stabilized in the concerned domain. It is a network of unambiguous terms that are interconnected through taxonomic and associative relationships. It serves not only as the basis for building a domain ontology from texts but also as a thesaurus for annotating documents. This thesis was conducted within the European project ONTORULE (ontology meets business rules). Our approach fits within the overall ontological resources construction TERMINAE method that was initiated by the work of the TIA group (Terminology Intelligence Artificial). TERMINAE method is based on three knowledge levels - terminological, termino-conceptual and conceptual - to build domain ontologies from texts. The first step of terminology extraction allows the identification of the vocabulary mentioned in texts that serves as a starting point for building a formal model of the domain. The second normalization step transforms the original terminology network into a conceptual network. The final step of formalization ensures the transformation of termino-conceptual network to conceptual network that is represented in the form of an ontology. If the first step can be automated by using extraction tools, the other two require a disambiguation and modeling work that is largely based on human expertise. This thesis helps to refine the method by showing how TERMINAE decomposes the normalization work in different operations, how these operations are enchained and how to control the overall normalization process. It is indeed a difficult step for the knowledge engineer who, after the linguistic extraction phase, is facing a mass units to process, some of them are ambiguous and not all are relevant to the domain. To elaborate this normalization method, we are interested in : – enrichment of terminological network by taking into account also the named entities where TERMINAE method consideres essentially the terms ; – formalization of the knowledge structures that are manipulated in the building ontologies process as defined in TERMINAE method : we have precisely defined the knowledge structures manipulated and highlighted the correspondence links that allow deriving a knowledge structure from one another and navigating from one to the other ; – the definition of a normalization process of a terminological network into a termino-conceptual network that guides the knowledge engineer in detecting the domain vocabulary and his normalization choices : the terminological network consists of terminological units that are formed by terms and named entities, and terminological relationships that describe syntactic, lexical and specialized relationships ; indicators allow to follow the progress of the normalization work. This normalization approach has been experimented to evaluate the main contributions in this thesis. The ontologies created were used in the ONTORULE project for three different use-cases. They served as conceptual vocabularies for writing business rules related to different decision based systems but especially they were used to semantically annotate business documents and to guide the acquisition work of the database business rules from these texts

Il existe de nombreuses méthodes d'optimisation du routage réseau en général. Dans cette thèse nous nous intéressons au développement d'algorithmes distribués permettant une stabilisation, au sens de Nash, des flux réseaux. Nous rappelons tout d'abord brièvement le contexte général d'Internet aujourd'hui et quelques notions de théorie des jeux. Nous présentons un jeu de tarification simple à deux joueurs, que la méthode des joueurs fictifs permet de faire converger. Puis nous présentons un jeu de routage plus complexe, à n joueurs, basé sur le modèle de Wardrop, ainsi qu'un algorithme de comportement distribué qui permet au système de converger vers un équilibre de Wardrop (équilibre social). Ces équilibres sont confondus avec les équilibres de Nash dans le cas limite où un joueur représente une partie infinitésimale du trafic. Nous présentons ensuite un raffinement de notre représentation initiale du problème, qui permet une diminution de sa complexité, en terme de dimension des espaces de stratégies et de temps de calcul. Nous montrons qu'il s'agit d'une bonne heuristique d'approximation de la première méthode trop coûteuse, sa qualité dépend d'un unique paramètre. Enfin, nous concluons par la présentation de résultats de simulation qui montrent que notre méthode distribuée est effectivement capable d'apprendre les meilleurs équilibres du système.

Notre recherche porte sur le problème de contrôle de produits en défilement. L'application concerne l'industrie sidérurgique et, plus particulièrement l'identification de défauts de surface sur des tôles décapées. Dans un premier temps, nous la replaçons dans son contexte industriel et commercial. Le schéma général du système de reconnaissance est basé sur deux étapes: une identification de l'aspect de l'image, puis une identification des défauts. Les domaines de l'analyse de texture, du traitement d'image et des méthodes de discrimination ont été abordés. Nous avons constitué, avec l'aide d'un expert du domaine, une importante base d'images de défauts, sur laquelle nous avons mis en place une chaîne complète de traitements. Les taux de reconnaissance obtenus sont satisfaisants pour les deux étapes. Nous avons proposé une technique de mesure de performances du processus de reconnaissance, qui permet son optimisation, son évaluation en fonction d'un objectif de contrôle produits ou de contrôle process, ainsi que la comparaison avec d'autres systèmes. Notre méthode d'évaluation a permis de comparer objectivement plusieurs méthodes de discrimination neuronales et statistiques, et d'effectuer une sélection optimale des descripteurs de défauts. Enfin, nous avons montré la faisabilité en temps réel, de la chaîne de reconnaissance, en étudiant l'implantation matérielle ou logicielle des algorithmes
Our research turns on the control problem of moving products. The application concerns the Iron and Steel industry, and specially the defects identification on pickled steel sheet. At first, we place the application into the industrial and commercial context. The global scheme of the recognition system is based on two stages: the image aspect identification, and then, the defects classification. Domains of texture analysis, image processing, and discrimination methods have been approached. We have made, with an expert of the domain, a significant database of defects images, on which we have constructed the entire processing sequence. Recognition rates obtained are satisfactory for the two stages. We have proposed a performance measure method of the recognition process. It allows to find its optimum, to value it for products control aim or process control aim, and to compare it with other systems. Our method allowed us to compare many statistical and neural discrimination methods and to select discriminant features of defects. Finally, the real-time feasibility of the recognition system has been showed: we have studied the implantation of algorithms in hardware or software

La reconnaissance de motifs est une tâche cruciale pour les êtres vivants, exécutée avec efficacité par le cerveau. Les réseaux de neurones profonds artificiels reproduisent de mieux en mieux ces performances, avec des applications telles que la reconnaissance d’images ou le traitement du langage. Ils nécessitent cependant un apprentissage intensif sur de grands jeux de données et couteux en calculs. Les réseaux de neurones à impulsions, plus proches du fonctionnement du cerveau avec des neurones émettant des impulsions et des lois d’apprentissage dites STDP dépendant du temps entre deux impulsions, constituent une alternative intéressante. Ils permettent un apprentissage non supervisé et ont déjà été utilisés pour la reconnaissance visuelle ou auditive, mais les applications restent limitées par rapport à l’apprentissage profond classique. Il est d’autant plus intéressant de développer de nouvelles applications pour ces réseaux qu’ils peuvent être implémentés sur des circuits neuromorphiques connaissant aujourd’hui des développements importants, notamment avec les composants analogiques « memristifs » qui miment la plasticité synaptique. Ici, nous avons choisi de développer un réseau STDP pour un problème crucial en neuroscience: le spike-sorting. Les implants cérébraux composés de matrices de microélectrode permettent d’enregistrer l’activité individuelle de multiples neurones, prenant la forme de pics de potentiel dans le signal, appelés potentiels d’action. Une même électrode enregistre l’activité de plusieurs neurones. Le spike-sorting a pour but de détecter et trier cette activité, en utilisant le fait que la forme d’un potentiel d’action dépend du neurone qui l’a émis. Il s’agit donc d’un problème de reconnaissance de motifs non supervisée. Les méthodes classiques de spike-sorting consistent en trois étapes : la détection des potentiels d’action, l’extraction de traits caractéristiques de leurs formes, et le tri de ces caractéristiques en groupes correspondant alors aux différentes cellules neurales. Bien que les méthodes onlines existent, les méthodes les plus répandues nécessitent un traitement offline, qui n’est pas compatible avec les applications temps réelles telles que les interfaces cerveau-machine (BCI). De plus, le développement de matrices de microélectrodes toujours plus denses nécessite des méthodes automatiques et efficaces. Utiliser un réseau STDP apporte une nouvelle méthode pour répondre à ces besoins. Le réseau que nous avons conçu prend en entrée le signal de l’électrode et produit en sortie un train d’impulsions qui correspond à l’activité des cellules enregistrées. Il est organisé en différentes couches, connectées en série, chacune effectuant une étape du traitement. La première couche, constituée de neurones senseurs, convertit le signal d’entrée en train d’impulsions. Les couches suivantes apprennent les motifs générés par la couche précédente grâce aux lois STDP. Chaque couche est améliorée par l’implémentation de différents mécanismes, tels que le STDP avec ressources, l’adaptation de seuil, la plasticité déclenchée par l’inhibition, ou un modèle de neurone déchargeant par rebond. Un mécanisme d’attention permet au réseau de ne traiter que les parties du signal contenant des potentiels d’action. Ce réseau a été conçu dans un premier temps pour traiter des données mono-électrode, puis adapté pour traiter des signaux provenant d’électrodes multiples. Il a été testé d’abord sur des données simulées qui permettent de comparer la sortie du réseau à la vérité, puis sur des enregistrements réels de microélectrodes associés à des enregistrements intracellulaires donnant une vérité partielle. Les différentes versions du réseau ont été ainsi évaluées et comparées à d’autres algorithmes, donnant des résultats très satisfaisants. Suite à ces résultats simulés sur ordinateur, nous avons travaillé à une implémentation FPGA, constituant une première étape vers une implémentation embarquée neuromorphique
Pattern recognition is a fundamental task for living beings and is perform very efficiently by the brain. Artificial deep neural networks are making quick progress in reproducing these performance and have many applications such as image recognition or natural language processing. However, they require extensive training on large datasets and heavy computations. A promising alternative are spiking neural networks, which closely mimic what happens in the brain, with spiking neurons and spike-timing dependent plasticity (STDP). They are able to perform unsupervised learning and have been used for visual or auditory pattern recognition. However, for now applications using STDP networks lag far behind classical deep learning. Developing new applications for this kind of networks is all the more at stake that they could be implemented in low power neuromorphic hardware that currently undergoes important developments, in particular with analog miniaturized memristive devices able to mimic synaptic plasticity. In this work, we chose to develop an STDP neural network to perform a specific task: spike-sorting, which is a crucial problem in neuroscience. Brain implants based on microelectrode arrays are able to record the activity of individual neurons, appearing in the recorded signal as peak potential variations called action potentials. However, several neurons can be recorded by the same electrode. The goal of spike-sorting is to extract and separate the activity of different neural cells from a common extracellular recording taking advantage of the fact that the shape of an action potential on an electrode depends on the neuron it stems from. Thus spike-sorting can be seen as an unsupervised pattern recognition task where the goal is to detect and classify different waveforms. Most classical spike-sorting approaches use three separated steps: detecting all action potentials in the signal, extract features characterizing their shapes, and separating these features into clusters that should correspond to different neural cells. Though online methods exists, most widespread spike-sorting methods are offline or require an offline preprocessing step, which is not compatible with online application such as Brain-computer interfaces (BCI). Moreover, the development of always larger microelectrode arrays creates a need for fully automatic and computationally efficient algorithms. Using an STDP network brings a new approach to meet these requirements. We designed a network that take the electrode signal as an input, and output spikes that correspond to the spiking activity of the recorded neural cells. It is organized into several layers, designed to achieve different processing steps, connected in feedforward way. The first layer, composed of neurons acting as sensory neurons, convert the input signal into spike train. The following layers are able to learn patterns from the previous layer thanks to STDP rules. Each layer implement different mechanisms that improve their performance, such as resource-dependent STDP, intrinsic plasticity, plasticity triggered by inhibition, or neuron models having rebound spiking properties. An attention mechanism has been implemented to make the network sensitive only to part of the signal containing action potentials. This network was first designed to process data from a single electrode, and then adapted to process data from multiple electrodes. It has been tested on simulated data, which allowed to compare the network output to the known ground truth, and also on real extracellular recordings associated with intracellular recordings that give an incomplete ground truth. Different versions of the network were evaluated and compared to other spike-sorting algorithms, and found to give very satisfying results. Following these software simulations, we initiated an FPGA implementation of the method, which constitutes a first step toward embedded neuromorphic implementation

Le système connexionniste ADAM est une mémoire associative, auto-adaptative, traitant des formes comportant une dimension temporelle. La réalisation d'une simulation logicielle nous a permis d'étudier son comportement et de mettre en évidence certains paramètres. Le signal de parole est transformé en événements discrets, chaque événement correspondant à un saut d'énergie dans une bande de fréquence. La forte variabilité des formes d'entrée nous a conduit à introduire un mécanisme de comparaison globale dont l'architecture s'inspire de celle du modèle. Les tests de reconnaissance effectués ont montré l'intérêt de notre approche pour la reconnaissance de signal avec bruit additif de parole
The adaptative, dynamic and associative model ADAM is aimed at processing patterns that involve a temporal dimension. The design of a software simulation allowed us to study its behavior and to show the role of its parameters. The speech signal is transformed into a set of events, each event corresponding to an energy gap within a frequency channel. The high variability of the resulting input patterns leads us to propose a mecanism of global comparison, the architecture of which is derived from the initial model. The recognition tests showed the advantage of our approach in the treatment of speech signal disturbed with added speech

Les activités que j'ai menées depuis une dizaine d'années relèvent essentiellement du domaine du traitement du signal, mais aussi de l'analyse de données et de l'analyse numérique. Ce document ne décrit pas de façon exhaustive tous mes travaux. Il a été rédigé autour d'une idée directrice : les relations de corrélation et de dépendance qui peuvent exister entre des signaux. J'ai choisi de faire une présentation détaillée de mes travaux qui se justifie par la fait que certains d'entre eux ne sont qu'en cours de publication et que d'autres ont été publiés avec un nombre de pages volontairement réduit par l'éditeur. Il m'est ainsi plus facile de parvenir à une présentation homogène et d'inclure en certains endroits des développements complémentaires. Le point de départ est mon intérêt certain pour la résolution de problèmes inverses. Ce paradigme apparait dans divers domaines des sciences : théorie de l'information, physique statistique, thermodynamique, traitement d'images [46], etc. Nous ne nous attacherons pas ici à faire une synthèse ou des rapprochements des diverses approches inverses. On peut trouver dans les travaux de Jaynes (professeur à l'Université de Cambridge) de nombreuses réflexions sur le sujet [104]. Nous nous intéressons par contre aux outils mathématiques qui permettent de résoudre de tels problèmes.

Aujourd'hui, les échanges d'information prennent des dimensions géographiques plus importantes. Les réseaux utilisés sont donc le plus souvent hétérogènes et non déterministes. Parallèlement, les informations transférées sont de plus en plus contraintes en Qualité de Service (QdS). Ainsi, les réseaux de communication conçus pour acheminer des trafics non contraints doivent à présent satisfaire les besoins d'applications critiques. Cette thèse vise à permettre aux applications distribuées de pallier l'insuffisance du système de communication en adaptant leur exécution en ligne. Nos contributions sont les suivantes: une architecture de QdS et un service de métrologie de la QdS. L'architecture fournit un cadre générique pour l'adaptation et intègre le service de métrologie. Ce dernier est conçu pour accueillir des opérateurs de mesure de toutes sortes de paramètres. La faisabilité de l'architecture a été vérifiée au travers des deux applications de téléopération. Les expérimentations montrent que l'architecture rend possible l'adaptation à la QdS du réseau et qu'il est possible de limiter l'impact des dégradations introduites par le réseau
Various new networking applications have appeared in the past ten years. Packet switched networks initially designed for the transfer of text data are used nowadays by more complex traffics with strong constraints in terms of Quality of Service (QoS). Our approach considers that no strict guarantee can be obtained from communication system. In this context, we propose a new QoS Architecture called "QdS-Adapt". It offers a general framework that permits applications to adapt dynamically their execution to resources fluctuations. The architecture includes a network metrology service. It has been designed to allow the implementation of various measurement techniques. The feasibility of the architecture has been verified on two tele-operation applications of a mobile robot. Experimentations show that the architecture allows on-line adaptation strategies to be implemented and that the impact of QoS degradations on the application functioning can be limited

Dans le domaine des communications par satellite, les antennes aussi bien de la charge utile sur satellite que dans le terminal terrestre deviennent de plus en plus sophistiquees afin de se conformer aux exigences accrues de nouveaux systemes mis en orbite. Pour des satellites en dehors de l'orbite geostationnaire, il faut etre capable de suivre la trajectoire du satellite defilant ; pour un terminal en reception multi-satellites, on veut etre capable de commuter rapidement entre plusieurs positions orbitales. Dans les deux situations, on a besoin d'une antenne dont la direction de visee est modifiable rapidement. C'est le cas d'une antenne a balayage electronique. Dans ce memoire les differentes etapes lors de la conception d'une antenne reseau a antennes du type pave microruban sont decrites. La direction du lobe principal de l'antenne est commandable de faÇon electronique. La commande des radiateurs elementaires se fait uniquement sur leurs retards relatifs. De differentes distributions de radiateurs isotropes ont ete etudiees a travers leurs facteurs de reseau et le nombre minimal d'antennes ainsi que leur arrangement sur un support donne ont ete deduits en fonction des proprietes desirees de l'antenne. Il s'avere avantageux d'utiliser des maillages non-reguliers sur des anneaux concentriques qui remplacent des maillages de type rectangulaire ou triangulaire. A partir d'une etude bibliographique sur plusieurs realisations physiques des antennes a pave et de leur alimentation, une antenne large bande a polarisation circulaire a ete retenue. Elle est alimentee par fente. Des transitions d'une ligne triplaque alimentant l'antenne vers un cable coaxial ont ete conÇues et mesurees. Pour un pointage stable du faisceau dans la direction de visee, il faut implementer une realisation du retard complet entre les elements du reseau. Dans ce but, une methode de realisation large bande des retards par un reseau d'echantillonnage des signaux elementaires est proposee.