Rozprawy doktorskie na temat „Platforme virtuelle”

Les systèmes embarqués sont la cible d’une grande variété d’attaques, tant au niveau logiciel que matériel. Parmi celles-ci, les attaques micro-architecturales sont particulièrement difficiles à étudier. En effet, en tirant parti des comportements spécifiques des systèmes sur puce (System-on-Chip (SoC)), ces attaques permettent à un attaquant de prendre le contrôle d’un système ou de ressources protégées, en contournant les mécanismes d’isolation entre processus. Ces attaques peuvent cibler toutes les parties d’un SoC : CPU, caches, mémoire, accélérateurs (FPGA, GPU,), interfaces, etc. L’environnement d’exécution de confiance (TEE), au cur de la sécurité des SoC modernes, impliqué dans la sécurisation d’applications bancaire, est lui aussi la cible d’attaques micro-architecturales. Dans cette thèse, j’adopte une approche basée la simulation pour la sécurité: au travers d’une plate-forme virtuelle basée sur gem5, je reproduis et étudie les attaques microarchitecturales contre les SoCs. Pour ce faire, j’ai amélioré le support de gem5 pour les TEEs, rendant possible l’utilisation d’un TEE open-source (OP-TEE) et le débogueur GDB présent dans gem5 pour permettre ainsi l’étude des scénarios d’attaque, tirant partie du simulateur. Avec cette interface, j’ai créé TEE-Time, un outil qui analyse les faiblesses cache-timing. Grâce à TEE-Time, j’ai trouvé des vulnérabilités dans des implémentations cryptographiques standard de RSA dans OP-TEE. Je les ais validées par des attaques cache-timing simulées avec gem5. Pour étendre ces attaques à un système réel, j’ai développé une plate-forme virtuelle reproduisant la carte RockPi4. Pour simuler son SoC RK3399 designé par Rockchip, j’ai développé les PyDevices des outils de prototypage-rapide utilisant l’interface Python de gem5. A travers la simulation d’attaque cache, j’ai découvert que le RK3399 utilisait AutoLock, un protocole de cache spécifique à ARM. En incorporant AutoLock dans gem5, j’ai simulé un scénario d’attaque ciblant le RSA d’OP-TEE sur le RK3399. En exécutant cette même attaque sans aucune modification sur un RockPi4, j’ai réussi à faire fuir en moyenne ∼30% des bits de la clé RSA, faisant ainsi le lien entre attaques cache et leur exploitation dans un vrai système
Embedded systems are the target of a wide variety of attacks, both software and hardware level. Microarchitectural attacks are particularly difficult to study. By taking advantage of the specific behaviors of systems-on-achip, these attacks enable an attacker to take control of a system or protected resources, bypassing process isolation mechanisms. These attacks can target all element in an SoC: CPU, caches, memory, accelerators (FPGA, GPU), interfaces, etc. The Trusted Execution Environment (TEE), key element of SoC security and involved in securing banking applications, is also the target of micro-architectural attacks. In this thesis, I adopt a simulation-based approach to security: through a virtual platform based on gem5, I reproduce and study micro-architectural attacks against TEEs. To achieve this, I improved gem5’s support for TEEs, allowing the use of an open-source TEE (OP-TEE) I also augmented the GDB debugger present in gem5 to allow the study of attack scenarios, leveraging the simulator environment. With this interface, I created TEE-Time, a tool to analyze cache-timing weaknesses. Thanks to TEE-Time, I found vulnerabilities in standard RSA implementations in OP-TEE, I validated this vulnerabilities with cache timing attacks simulated using my virtual platform. To further validate these attacks on a real system, I developed a virtual platform reproducing the RockPi4 board. To simulate the Rockchip RK3399 SoC on the RockPi4, I developed PyDevices fast-prototyping tools for system devices using gem5’s Python interface. Through cache timing simulation, I discovered that the RK3399 uses AutoLock, an ARM-specific cache protocol. Compiling AutoLock into gem5, I ran my attack scenario targeting OP-TEE’s RSA implementation on the RK3399 simulation. By executing this same attack without any modification on a RockPi4, I managed to leak an average of 30% of the RSA key bits, thus making the link between cache attacks and their exploitation in a real system

Das Projekt „Collaboration-Grid für Virtuelle Unternehmen“ (VU-Grid) ist ein Forschungsverbundprojekt, an dem die Fakultät Informatik der Technischen Universität Dresden sowie der mittelständische IT-Dienstleister SALT Solutions GmbH beteiligt sind. Das Vorhaben wird von der Sächsischen Aufbaubank gefördert. Ziel des Forschungsvorhabens ist die prototypische Entwicklung einer Integrationsplattform (Collaboration-Grid) für die Unterstützung der veränderlichen, unternehmensübergreifenden Geschäftsprozesse im Umfeld eines IT-Dienstleisters am Beispiel der SALT Solutions GmbH. Theoretische Basis der Realisierung ist dabei das Konzept des Virtuellen Informationssystems, das im Rahmen des Dissertationsvorhabens von D. Neumann erarbeitet wurde.

Das Projekt „Collaboration-Grid für Virtuelle Unternehmen“ (VU-Grid) ist ein Forschungsverbundprojekt, an dem die Fakultät Informatik der Technischen Universität Dresden sowie der mittelständische IT-Dienstleister SALT Solutions GmbH beteiligt sind. Das Vorhaben wird von der Sächsischen Aufbaubank gefördert. Ziel des Forschungsvorhabens ist die prototypische Entwicklung einer Integrationsplattform (Collaboration-Grid) für die Unterstützung der veränderlichen, unternehmensübergreifenden Geschäftsprozesse im Umfeld eines IT-Dienstleisters am Beispiel der SALT Solutions GmbH. Theoretische Basis der Realisierung ist dabei das Konzept des Virtuellen Informationssystems, das im Rahmen des Dissertationsvorhabens von D. Neumann erarbeitet wurde.

Cette étude concerne le développement d’une plateforme réalité virtuelle d’une aide à la mobilité à différentiel, à savoir les fauteuils roulants manuels ou électriques à utilisation à fins multiples dans un environnement effectif. La plateforme avec fauteuil roulant est stationnaire avec commandes d’actionnement longitudinales et latérales pour un nombre d’utilisations possibles, telles que : simulations de propulsion du fauteuil roulant manuel ou électrique, entraînement pour s’habituer au fauteuil roulant, recherche sur la technologie d’assistance, planification de l’architecture des parcours et l’évaluation sur l’accessibilité. L'actionnement différentiel de l’aide à la mobilité employé par les utilisateurs inexpérimentés peut être considérablement facilité grâce à cette méthode d'apprentissage au mouvement à l’aide de cette plateforme. L’utilisation d’une plateforme de simulation de mobilité développée sera encore avantageuse à ceux souffrant d’incapacités fonctionnelles utilisant des aides à la mobilité sur roues et qui ont besoin d’un ergothérapeute et de l’évaluation de leur condition. Les recherches sur le facteur de mobilité seront avantageuses dans la conception ergonomique des structures architecturales pour les utilisateurs liés au fauteuil roulant. La plateforme est une conception mécatronique comprenant à la fois des caractéristiques mécaniques et électriques. Les composants mécaniques comportent des tambours entraînés par le fauteuil roulant et l’utilisateur assis sur la plateforme, dont les données enregistrées sur la rotation des roues comportent une importance majeure. La plate-forme est reliée à des actionneurs en but de simuler les mouvements angulaires du fauteuil roulant, rapprochant une pente ou une contre-pente d’une trajectoire déterminée. Le simulateur doit mapper la motion prévue par l’utilisateur du fauteuil roulant électrique au monde virtuel, tenant compte des facteurs comme : des collisions, changements de gradient et diverses propriétés de la surface. Les données audio, la détection des mouvements et la force de rétroaction produites dans un simulateur de mobilité virtuelle permettent aux utilisateurs de détecter une stimulation sensorielle au son, à la motion et à l’équilibre. La conception achèvera finalement l’unité entre la plateforme mécanique, le fauteuil roulant en fournissant à l’utilisateur les données cinématiques et dynamiques essentielles dans un environnement simulé de réalité virtuelle
This research concerns the development of a virtual reality platform for a differential drive mobility aid in manual or electric wheelchairs with multipurpose usage in an enabled environment. The platform for the mobility aid is stationary, with pitch and roll actuated actions for possible different uses such as: manual or electric wheelchair driving simulations, wheelchair training, assistive technology research, architectural route planning and accessibility evaluation. By means of the platform, the differential drive mobility aid, is greatly able to assist inexperienced users in this method of mobility training. The use of the developed mobility simulation platform is additionally of benefit to disabled wheeled mobility users in need of occupational therapist training and evaluation. The investigation into the mobility factor will moreover be of further benefit in the area of the ergonomic designs of architectural structures for wheelchair-bound users. The platform is a mechatronic design with both mechanical and electrical properties. The mechanical components consist of drums, driven by the wheelchair and its user when placed on the platform, where acquired data of the rotation of the wheelchair’s wheels are of importance. The platform is connected to actuators for simulating angular movements of the wheelchair approaching an inclining or declining given path. The simulator necessarily maps intended motion by an electric wheelchair user into the virtual world, taking into consideration influences such as collisions, gradient changes and different surface properties. Audio, motion and force feedback produced on the virtual mobility simulator give the users a sensory stimulus input with regard to sound, movement and balance. Ultimately, the design forms a unity, comprising a mechanical platform, the wheelchair and the enabled user, with the relevant kinematics and dynamics controlled in a simulated virtual reality environment

Die Thematisierung der Potenziale und Risiken von internetbasierten Technologien und Inhalten im schulischen Bereich ist von enormer Wichtigkeit. Gut ausgebildete Lehrerinnen und Lehrer können ihren Schülern die gewinnbringenden Möglichkeiten näher bringen, ohne die Gefahren außer Acht zu lassen. Leider sind Lehrkräfte die auf diesem Gebiet Kenntnisse besitzen immer noch in der Minderheit. Ihre Kenntnisse haben die meisten privat erlangt, d.h. ohne direkten Bezug auf einen didaktischen Mehrwert für den Unterricht.

Die Kontexte, in denen Mitglieder virtueller Gemeinschaften zusammen lernen und arbeiten, werden von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst: Während heutige Lernumgebungen oftmals mehrere didaktische Konzepte und ihre flexible Kombinierbarkeit (blended learning) berücksichtigen müssen, treten wechselnde Anforderungen an Arbeitsumgebungen virtueller Gemeinschaften häufig durch eine Steigerung des Sozialisierungsgrades und dem damit verbundenen Wunsch nach mehr Selbstadministration bzw. –regulation auf. Somit ist die Notwendigkeit zur Unterstützung dynamischer Kontexte zwar jeweils unterschiedlich begründet, führt aber bei der Umsetzung beider Systemklassen zu derselben konzeptionellen Herausforderung: Die technologische Infrastruktur muss möglichst reaktions- und anpassungsfähig bzgl. Kommunikation, Interaktion und Zusammenarbeit gestalten werden, um sowohl der individuellen als auch der kollektiven Entwicklungsdynamik ihrer Benutzer Rechnung zu tragen.

Die Kontexte, in denen Mitglieder virtueller Gemeinschaften zusammen lernen und arbeiten, werden von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst: Während heutige Lernumgebungen oftmals mehrere didaktische Konzepte und ihre flexible Kombinierbarkeit (blended learning) berücksichtigen müssen, treten wechselnde Anforderungen an Arbeitsumgebungen virtueller Gemeinschaften häufig durch eine Steigerung des Sozialisierungsgrades und dem damit verbundenen Wunsch nach mehr Selbstadministration bzw. –regulation auf. Somit ist die Notwendigkeit zur Unterstützung dynamischer Kontexte zwar jeweils unterschiedlich begründet, führt aber bei der Umsetzung beider Systemklassen zu derselben konzeptionellen Herausforderung: Die technologische Infrastruktur muss möglichst reaktions- und anpassungsfähig bzgl. Kommunikation, Interaktion und Zusammenarbeit gestalten werden, um sowohl der individuellen als auch der kollektiven Entwicklungsdynamik ihrer Benutzer Rechnung zu tragen.

Le marché de l’Internet des Objets (IdO) est en pleine progression. Il va continuer à croître et à se développer à un rythme soutenu dans les prochaines années. Les objets connectés sont constitués de composants électroniques dédiés, de processeurs et de codes logiciels. La conception de tels systèmes constitue aujourd’hui un challenge au niveau industriel. Ce challenge est renforcé par la concurrence du marché et le délai de commercialisation qui impactent directement sur le développement d’un système. Le processus de conception actuel consiste en l’élaboration d’un cahier des charges. Dans un premier temps, l’équipe en charge du développement matériel commence à développer le produit. Ensuite, la partie applicative peut être mise au point par les développeurs logiciels. Une fois le premier prototype matériel disponible, l’équipe logicielle peut alors intégrer sa partie et tenter de la valider fonctionnellement. Cette étape peut mettre en lumière des défauts dans le logiciel mais aussi lors de la conception matérielle. Malheureusement,la découverte ce type d’erreurs intervient beaucoup trop tard dans le processus de conception retardant la commercialisation du système. Afin de sécuriser au plus tôt les développements matériel et logiciel, des méthodologies basées sur le standard SystemC/Transaction Level Modeling (TLM) ont été proposées. Elles permettent de modéliser et de simuler du matériel. Durant les phases amont de conception d’un système, elles permettent de mettre en commun une version virtuelle du (futur) système entre les équipes logicielle et matérielle. Cette version virtuelle est plus couramment appelée plateforme virtuelle. Elle permet de tester et de valider le plus tôt possible lors du cycle de conception, de réduire le coût matériel en limitant la fabrication de prototypes, mais aussi de gagner du temps et donc de l’argent en diminuant les risques. Or, les objets intègrent de plus en plus de fonctionnalités aux niveaux matériel et logiciel. Les besoins ayant évolué, le standard de simulation SystemC/TLM ne répond plus à l’heure actuelle à toutes les attentes. Ces attentes concernent plus particulièrement les aspects liés à la simulation de systèmes composés de nombreuses fonctionnalités, de protocoles de communication disparates mais aussi de modèles complexes et consommateur de temps pendant la simulation. Des activités de recherche ont déjà été menées sur ces sujets. Cependant, elles ont pour la plupart abouti à des solutions qui ne sont pas interopérables. Les solutions existantes ne permettent donc pas de bénéficier de la réutilisation des modèles de la littérature. Afin de répondre à ces problèmes,une solution permettant la configuration de modèles SystemC/TLM a été recherchée. Cette dernière fait désormais partie du standard Configuration, Control and Inspection (CCI). Dans un second temps, la modélisation de protocoles de communication à un haut niveau d’abstraction(TLM Loosely Timed (LT) et Approximately Timed (AT)) a été étudiée, et plus précisément des protocoles de type non bus. Une évolution du standard actuel permettant d’améliorer le support,l’interopérabilité, la réutilisation a été proposée dans le cadre de la thèse. Ensuite, une évolution du standard SystemC et plus précisément du comportement du noyau de simulation a été étudiée pour supporter l’attente d’événements asynchrones. Ce type d’événement ouvre la voie à la parallélisation et la distribution de modèles sur différents threads / machines. Enfin, une solution permettant l’intégration de modèles de Central Processing Units (CPU) intégrés dans QuickEMUlator (QEMU), un émulateur / virtualisateur de système, a été étudiée. Finalement, toutes ces contributions ont été associées à travers la modélisation d’un ensemble d’objets connectés à une passerelle
The market for Internet Of Things (IOT) is on the rise. It is predicted to continue to grow at a sustained pace in the coming years. Connected objects are composed of dedicated electronic components, processors and software. The design of such systems is today a challenge from an industrial point of view. This challenge is reinforced by market competition and time tomarket that directly impact the success of a system. In a current design process involvesthe development of a specification. Initially, the team in charge of hardware development beginsto design the system. Second, the application part can be done by software developers. Oncethe first hardware prototype is available, the software team can then integrate their part and try tovalidate the functionality. This step may reveal defects in the software but also in the hardware architecture. Unfortunately, the discovery of these errors occurs far too late in the design process,could impacts the marketing of the system and potentially its success. In order to ensure that the hardware and software designs will work together as early as possible, methodologies based onthe SystemC / Transaction Level Modeling (TLM) standard have been widely adopted. They involvethe modelling and simulation of the proposed hardware architectures. During the initial phasesof a product’s design, they enable the software and hardware team to share a virtual version ofthe (future) system. This virtual version is more commonly referred to as a virtual platform. It facilitates early software development, test and validation; reduces material cost by limiting the number of prototypes; saves time and money by reducing risks. However, connected objects are increasingly incorporating hardware and software features. As the requirements have evolved, theSystemC / TLM simulation standard no longer meets all expectations. It includes aspects related to the simulation of systems composed of many functionality, disparate communication protocolsbut also complex and time consuming models during the simulation. Some works have already been carried out on these subjects. However, as the number of components increases, all formsof interoperability of models and tools become increasingly difficult to handle. Moreover, mostof the research has resulted in solutions that are not inter-operable and can not reuse existingmodels. To solve these problems, this thesis proposes a solution for configuring SystemC / TLMmodels. It is now part of the standard Configuration, Control and Inspection (CCI). In a secondstep, the modeling of high-level abstraction communication protocols (TLM Loosely Timed (LT)and Approximately Timed (AT)) has been studied, as it relates to non-bus protocols. An evolution of the standard to improve support, interoperability and reuse is also proposed. In a third step,a change of the SystemC standard and more precisely of the behavior of the simulation kernelhas been studied to support asynchronous events. These open the way to parallelization and distribution of models on different threads / machines. In a fourth step, a solution to integrate Central Processing Units (CPU) models integrated in Quick EMUlator (QEMU), a system emulator/ virtualizer, has been studied. Finally, all these contributions have been applied in the modeling ofa set of objects connected to a gateway

En tant que composant important de la plate-forme cloud, le commutateur virtuel (vSwitch) est responsable de la réalisation de la connectivité réseau entre les machines virtuelles (VM) et les périphériques externes. La plupart des vSwitches existants adoptent le principe de conception partagée, qui détruit l'isolation entre les VMs. Dans vSwitch, différentes VMs se disputent les ressources partagées et accèdent à la mémoire sans restriction, cela les rend incapables de garantir une qualité de service (QoS) réseau stable, tout en faisant face au risque d'attaques de plans de données et d'accès illégaux à la mémoire. Afin de résoudre ces problèmes de performance, de défaillance et de sécurité causés par le manque d'isolement, les principaux travaux et contributions de cette thèse sont les suivants : 1) Méthode QoS réseau basée sur l'isolation du cycle CPU (C2QoS). Cette approche garantit la bande passante du réseau VM en isolant la concurrence des ressources CPU, et en même temps réduisant de 80 % la latence supplémentaire du réseau de VM causée par la concurrence. 2) Mécanisme de défense contre les attaques du plan de données basé sur l'isolement de la table de flux (D-TSE). D-TSE utilise VM comme unité pour séparer la structure de la table de flux afin d'obtenir des performances de classification de paquets indépendantes et une isolation des pannes au prix d'une utilisation CPU supplémentaire de 5 %. 3) Mécanisme d'E/S réseau virtualisé (VNIO) basé sur l'isolation de l'accès mémoire (S2H). Basé sur un modèle de partage de mémoire sécurisé, S2H assure l'isolation et la sécurité de la mémoire des VM au prix d'une latence accrue de 2 à 9 %
As an important component of cloud platform, virtual switch (vSwitch) is responsible for achieving network connectivity between virtual machines (VMs) and external devices. Most existing vSwitches adopt the split design principle, which destroys the isolation between VMs. In vSwitch, different VMs compete for shared resources and unrestricted memory access, making them unable to guarantee stable network quality of service (QoS), while facing the risk of data plane attacks and illegal access to memory. In order to solve these performance, failure and security problems caused by the lack of isolation, the main works and contributions of this thesis are as follows: 1) Network QoS method based on CPU cycle isolation (C2QoS). This approach secures VM network bandwidth by isolating concurrency from CPU resources, and at the same time reduces additional VM network latency caused by concurrency by 80%. 2) Data plane attack defense mechanism based on stream table isolation (D-TSE). D-TSE uses VM as the unit to separate the flow table structure to achieve independent packet classification performance and fault isolation at the cost of 5% additional CPU usage. 3) Virtualized Network I/O (VNIO) mechanism based on Memory Access Isolation (S2H). Based on a secure memory sharing model, S2H provides VM memory isolation and security at the cost of 2-9% increased latency

To capture the market in the field of SoC, the companies have to launch their product ahead of their competitors. Virtual platforms allow the building and testing of software before the hardware is available, so the hardware and software development can take place in parallel and reduce the time to market. A virtual platform is used to perform faster simulation. It simulates the functionality of the hardware rather than modeling timing details. In SystemC based simulators, the loosely timed model allows the SystemC threads to run multiple cycles before they synchronize with other threads in the system by a method called temporal decoupling. The amount of time for which the threads can run ahead is called the global quantum. Increasing the quantum can cause a thread to run for a longer time, thus reducing the context switching overhead. This increases the simulation speed, but at the cost of accuracy. In this work, the effects of temporal decoupling in SystemC based virtual platforms is evaluated by simulating three different variants of virtual platforms, each for two target ASIC platforms. The goal is to check whether varying the temporal decoupling affects the performance. The global quantum value is varied in steps and data is collected for the effective quantum. The quantum utilization is then calculated to see the share of global quantum actually used during a simulation. To see how changing the global quantum affects the performance, the simulation times for various quantum values are also measured and the reduction in context switches is also calculated. Two variants showed reduction in context switches upto 96% when compared to the values at lowest measured quantum and the quantum utilization is found to be higher for these variants compared to the first variant. The simulation time decreased when the global quantum was increased, up to a certain value of the global quantum. Some test cases also failed at higher quantum values. It is observed that the global quantum can be used as an accuracy parameter in a simulator, provided the coupling in the simulator between the SystemC threads is low enough, so that the effective quantum follows an increase in the global quantum.
För att fånga marknaden inom området SoC måste företag lansera sinq produkter före sina konkurrenter. De virtuella plattformarna gör det möjligt att bygga och testa mjukvara innan hårdvaran finns tillgänglig, så hårdvaru- och mjukvaruutvecklingen kan ske parallellt och minska ledtiden. En virtuell plattform används för att utföra snabbare simulering. Den simulerar hårdvarans funktionalitet snarare än att modellera tidsinformation. I SystemC-baserade simulatorer tillåter den löst tidskopplade modellen SystemC-trådarna att köra en förutbestämd tid innan de synkroniseras med andra trådar i systemet. På detta sätt blir trådarna tidsmässigt frikopplade från varandra. Den tid som trådarna kan köra framåt kallas det globala kvantat. Att öka kvantat kan leda till att trådarna exekverar längre och därmed minskar antalet trådbyten. Detta ökar simuleringshastigheten men på bekostnad av noggrannhet. I detta arbete utvärderas effekterna av tidsmässig frikoppling i SystemC-baserade virtuella plattformer genom att simulera tre olika varianter av virtuella plattformar, vardera för två olika ASIC plattformar. Målet är att kontrollera om variationen i den tidsmässiga frikopplingen påverkar prestandan. Det globala kvantumvärdet varieras i steg och data samlas in för det effektiva kvantat. Kvantum-utnyttjandet beräknas sedan för att se hur stor del av det globala kvantat som faktiskt används under en simulering. För att se hur en förändring av det globala kvantat påverkar prestandan mäts också simuleringstiderna för olika kvantum-värden och reduktionen i antalet trådbyten beräknas. Två varianter uppvisade en minskning av antalet trådbyten upp till 96% jämfört med lägsta uppmätta kvantumvärdet och kvantum-utnyttjandet visade sig vara högre för dessa varianter jämfört med den första varianten. Simuleringstiden visade en minskning när det globala kvantat ökades, upp till ett visst värde. Vissa testfall misslyckades vid högre kvantumvärden. Detta visar att globala kvantat kan användas som en noggrannhetsparameter i en simulator, förutsatt att simulatorn har tillräckligt löst kopplade trådar, så att det effektiva kvantat ökar när det globala kvantat ökar.

Cette thèse porte sur l’adaptation de l’immersion lors de la simulation de conduite en fauteuil roulant. Il s’agit d’étudier le réalisme des retours sensoriels impliqués dans un environnement virtuel afin de pouvoir adapter l’immersion en fonction des préférences de l’utilisateur et de la tâche à accomplir. Ces travaux ont été effectués dans le cadre du projet AccesSim soutenu par la région Ile–de-France. L'objectif du projet est de développer un simulateur dynamique pour évaluer l'accessibilité d'environnement urbain et également, de procéder à l'entraînement à l’usage de fauteuils roulants.Dans le cadre de la conduite en fauteuil roulant, il est nécessaire que le comportement de conduite soit cohérent entre une situation réelle et une situation simulée. Pour cela, il faut que l’environnement virtuel et les retours sensoriels soient suffisamment immersifs et réalistes. Notre proposition est de spécifier une configuration immersive en adaptant les retours haptiques et visuels du simulateur. Nous avons validé cette hypothèse à l’aide du simulateur développé dans le cadre du projet AccesSim.Dans la première partie de la thèse, la contribution porte sur la conception du simulateur AccesSim. Cette conception porte sur l’environnement logiciel en charge des fonctionnalités innovantes : aide au diagnostic d’accessibilité et navigation 3D en fauteuil roulant à l’aide d’un modèle dynamique de fauteuil roulant. Pour permettre une navigation en fauteuil roulant, le simulateur est couplé à une plateforme robotique intégrant des retours haptiques et vestibulaires.La seconde partie de la thèse porte sur l’analyse du comportement de conduite des utilisateurs. Il s’agit de comparer la conduite en situation réelle et en situation virtuelle en fonction de la configuration du simulateur. Cette analyse montre la sensibilité des résultats vis-à-vis des profils des usagers et de l’immersion.Enfin, nous avons étudié les différents retours sensoriels participant à la qualité de l’immersion. Le premier retour concerne le sens vestibulaire. Il est dépendant des retours haptiques du simulateur robotique. Ce retour sensoriel supplémentaire doit permettre d’améliorer les performances de conduite de l’utilisateur. Nous avons évalué la perception de ce retour sur la base d’une tâche de descente d’une marche à l’aide d’un fauteuil roulant. Dans la thèse, nous avons montré les performances de notre solution ainsi que le besoin d’adapter ce retour haptique pour chaque utilisateur.Le second retour sensoriel étudié concerne les retours visuels. Nous avons proposé une configuration d’immersion visuelle modulable. Elle permet une immersion plus ou moins égocentrée. En analysant les trajectoires d’utilisateurs effectuées avec les différentes configurations d’immersion, nous pouvons évaluer la configuration la plus efficace en fonction de l’environnement et des préférences de chaque utilisateur.Ces deux études sur les retours sensoriels ont été basées sur des évaluations avec deux groupes d’utilisateurs : un groupe d’expert (thérapeutes et ergonomes) et un groupe de personnes en situation de handicap
This thesis focuses on the adaptation of the immersion in a driving wheelchair simulation. This is the study of sensory feedback realism involved in a virtual environment in order to adapt the immersion according to user preferences and the task to perform. These works were performed within the AccesSim project supported by the Ile de France region. The project objective is to develop a dynamic simulator to evaluate the accessibility and also urban environment, to conduct training in the use of wheelchairs.In the context of wheelchair driving, it is necessary that the driving behavior is consistent between a real situation and a simulated situation. To do this, we need the virtual environment and the sensory feedback to be sufficiently realistic and immersive. Our proposal is to specify an immersive configuration adapting haptic and visual feedback from the simulator. We validated this hypothesis using the simulator developed within the AccesSim project.In the first part of the thesis, the contribution focuses on the design of the AccesSim simulator. This design focuses on the software environment responsible for the innovative features: assistance for accessibility diagnosis and 3D navigation with a wheelchair using a dynamic model. To enable navigation in a wheelchair, the simulator is coupled to a robotic platform integrating haptic and vestibular feedback.The second part of the thesis focuses on the analysis of driving behavior of users. It comes to comparing the driving in real and virtual situation depending on the configuration of the simulator. This analysis shows the sensitivity of results towards profiles of users and immersion.Finally, we studied the different sensory feedback involved in the quality of immersion. The first feedback concerns the vestibular sense. It depends on haptic feedback simulator. This additional sensory feedback should improve driving performance of the user. We evaluated the perception on the basis of a task consisting in going down a step using a wheelchair. In the thesis we have shown the performance of our solution and the need to adapt the haptic feedback for each user.The second sensory feedback investigated concerns visual feedback. We proposed a modular configuration of visual immersion. It allows immersion more or less egocentric. By analyzing the trajectories of users performed with the different configurations of immersion, we can evaluate the most efficient configuration depending on the environment and preferences of each user.These two studies on sensory feedback were based on evaluations with two groups of users: an expert group (therapists and ergonomists) and a group of people with disabilities

L’avènement des communautés virtuelles de marque (VBC) bouleverse les relations avec les consommateurs et pousse les annonceurs à adopter une véritable Orientation Clients. Or, la littérature a mis en exergue certains avantages induits sans pour autant offrir une analyse holistique des bénéfices et impacts des plateformes d’engagement communautaires. Tel est donc l’objet de cette recherche qui tente d’apporter une première modélisation des bénéfices qualitatifs et quantitatifs des VBC. Le cadre théorique de notre recherche s’inscrit dans celui des théories relationnelles et de l’engagement des consommateurs. L’exploration conceptuelle de la littérature nous a permis de mieux appréhender les enjeux des VBC pour le champ du comportement du consommateur et le management du Marketing, avant de dresser une typologie des bénéfices induits. Aussi, compte tenu du faible nombre de VBC et de l’aspect stratégique de notre problématique, nous avons opté pour des entretiens semi-directifs avec des experts ou Dirigeants Marketing. Cette recherche hypothético-déductive nous a permis de mettre en lumière des catégories de bénéfices, avec notamment les impacts sur la Connaissance Clients, la Relation Clients, l’innovation participative, le crowd sourcing ou encore la gouvernance et le management. La phase exploratoire a validé les propositions de recherche avec des nuances récurrentes, notamment pour ce qui est de la représentativité relative des membres. Les principaux apports de cette recherche sont la mise en avant des facteurs d’optimisation de l’engagement des membres au sein des VBC, ainsi que l’impact sur le retour sur investissement. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives de recherche du fait de son aspect pluridisciplinaire et des enjeux pour le management du Marketing, de la Relation Clients et des marques
The advent of Virtual Brand Communities (VBC) is changing customer relationships and pushing advertisers to adopt a true Customer Driven Strategy. The literature has highlighted some of the benefits that have been gained, without providing a holistic analysis of the benefits and impacts of community engagement platforms. It is therefore the object of this research that attempts to provide a first modelization of the qualitative and quantitative benefits of VBC. The theoretical framework of our research is in line with relational theories and consumer engagement. The conceptual exploration of literature allowed us to better understand the stakes of the VBCs for the field of consumer behavior and marketing management, before drawing up a typology of the profits induced. Also, given the low number of VBCs and the strategic aspect of our research, we have opted for semi-directive interviews with experts or marketing executives. This hypothetico deductive research has allowed us to highlight families of benefits, with impacts on Customer Knowledge, Customer Relationship, participative innovation, crowd sourcing, governance and management. The exploratory phase validated the research proposals with recurring nuances, in particular with regard to the relative representativeness of the members. The main contributions of this research are the optimization of the factors of member’s engagement within the VBC, as well as the impact on the return on investment. This work opens new research perspectives, because of its multidisciplinary aspect and the stakes for Marketing management, Customer Relations and brands

Data races are highly destructive bugs found in concurrent programs. Because of unordered thread interleavings, data races can randomly appear and disappear during the debugging process which makes them difficult to find and reproduce. A data race exists when multiple threads or processes concurrently access a shared memory address, with at least one of the accesses being a write. Such a scenario can cause data corruption, memory leaks, crashes, or incorrect execution. It is therefore important that data races are absent from production software. This thesis explores dynamic data race detection in programs running on Ericsson’s System Virtualization Platform (SVP), a SystemC/TLM-2.0-based virtual platform used for running software on simulated hardware. SVP is a bit-accurate simulator of Ericsson Many-Core Architecture (EMCA) hardware, enabling software and hardware to be developed in parallel, as well as providing unique insight into software execution. This latter property of SVP has been utilized to implement SVPracer, a proof-of-concept dynamic data race detector. SVPracer is based on a happens-before algorithm similar to Google’s ThreadSanitizer v2, but is significantly different in implementation as it relies entirely on instrumenting binary code during runtime without requiring code modification during build time. A set of test programs exhibiting various data races were written and compiled for EOS, the operating system (OS) running on EMCA Digital Signal Processors (DSPs). Similar programs were created for Linux using POSIX APIs, to compare SVPracer against ThreadSanitizer v2. Both SVPracer and ThreadSanitizer v2 correctly detect the data races present in the respective test programs. Further work must be done in SVPracer to eliminate some false positive results, caused by missing support for some OS functionality such as semaphores. Still, the present state of SVPracer is sufficient proof that dynamic data race detection is possible using a virtual platform. Future work could involve exploring other data race detection algorithms as well as implementing deadlock/livelock detection in virtual platforms.
Datakapplöpning är en mycket destruktiv typ av bugg i samtidig programvara. På grund av icke-ordnad sammanvävning av trådar kan datakapplöpning slumpmässigt dyka upp och försvinna under avlusning (debugging), vilket gör dem svåra att hitta och återskapa. Datakapplöpning existerar när flera trådar eller processer samtidigt accessar en delad minnesaddress och minst en av accesserna är en skrivning. Ett sådant scenario kan orsaka datakorruption, minnesläckor, krascher eller felaktig exekvering. Det är därför viktigt att datakapplöpning inte finns med i programvara för slutlig release. Det här examensarbetet utforskar dynamisk detektion av datakapplöpning i program som körs på Ericssons System Virtualization Platform (SVP), en SystemC/TLM-2.0baserad virtuell platform som används för att köra program på simulerad hårdvara. SVP är en bit-exakt simulator för hårdvara av typen Ericsson Many-Core Architecture (EMCA), vilket möjliggör parallell utveckling av hårdvara och programvara samt unik inblick i programvaruexekvering. Den senare egenskapen hos SVP har använts för att implementera SVPracer, en konceptvalidering av dynamisk detektion av datakapplöpning. SVPracer baseras på en algoritm av typen happens-before, som liknar den i Googles ThreadSanitizer v2. Stora skillnader finns dock i SVPracers implementation eftersom den instrumenterar binärkod under körning, utan att behöva modifiera koden under kompilering. Ett antal testprogram med olika typer av datakapplöpning skapades för (EOS), ett operativsystem som körs på EMCAs signalprocessorer (DSP). Motsvarande program skrevs för Linux med POSIX-APIer, för att kunna jämföra SVPracer med ThreadSanitizer v2. Både SVPracer och ThreadSanitizer v2 upptäckte datakapplöpningarna i samtliga testprogram. SVPracer kräver vidare arbete för att eliminera några falska positiva resultat orsakade av saknat stöd för vissa OS-funktioner, exempelvis semaforer. Trots det bedöms SVPracers nuvarande prestanda som tillräckligt bevis för att virtuella plattformar kan användas för detektion av datakapplöpning. Framtida arbete skulle kunna involvera utforskning av andra detektionsalgoritmer samt detektion av baklås.

Avec le développement fulgurant des Technologies de l’Information et de la Communication, les méthodes classiques de diffuser, d’accéder et de partager l’information ont été repensées.Actuellement, les TIC dédiées à l’éducation sont en plein essor, permettant à l’être humain des nouvelles manières pour se former en toute autonomie et pour tracer son propre parcours d’apprentissage. L’e-Learning, comme nouvelle forme d’apprentissage facilite, à la fois, l’accès à des ressources pédagogiques et l’échange et la collaboration à distance. Afin de remédier les contraintes liées à l’interopérabilité des dispositifs e-Learning et de garantir la qualité de l’apprentissage, l’application des référentiels normatifs doit toucher tous les aspects d’un dispositif d’apprentissage (les profils des apprenants, les méthodes de suivi et d’évaluation, les outils et les fonctionnalités de communication...). Le travail proposé dans cette thèse a pour but d’examiner l’état d’application de référentiels normatifs dans l’Université Virtuelle de Tunis. A travers une étude de terrain, nous avons étudié d’une part, la réceptivité de l’UVT aux intérêts des référentiels normatifs dédiés à l’éducation, et d’autre part, nous avons repéré les outils de communication intégrés dans la plateforme Moodle permettant au tuteur d’assurer le suivi, l’évaluation et le soutien
With the significant growth of Information and Communication Technologies, the traditional methods of disseminating, accessing and sharing information have been reshaped.Currently, the ICT dedicated to education are thriving, enabling learner human new ways to train independently and draw their own learning paths. The e-Learning is a new form of learning facilitates both, access to educational resources, sharing and remote collaboration.To overcome the difficulties related to interoperability of e-Learning systems and guarantee the quality of learning, the application of normative references must apply to all aspects of a learning device (learner’s profiles, methods of monitoring and evaluation, communication tools and capabilities ...). The work proposed in this thesis aims to examine the state of reference standards application in the Virtual University of Tunis. Through a case study, we examined on the one hand, the receptivity of the VUT on regarding the interests of normative references dedicated to education, on the other hand; we identified the communication tools integrated in the platform Moodle allowing the tutor to follow up, evaluation and support

Durch die steigende Technologisierung spielen webbasierte soziale Netzwerke in der heutigen Zeit eine zentrale Rolle im gesellschaftlichen Leben. So bietet das Web 2.0 zahlreiche Möglichkeiten, auf virtueller Ebene Kontakte zu knüpfen, Beziehungen zu entwickeln und aufrecht zu erhalten, Netzwerke zu bilden und Informationen auszutauschen. Es kann davon ausgegangen werden, dass sich mit dieser Virtualisierung interaktiver Prozesse nicht nur die Kommunikation, sondern soziale Beziehungen an sich sowie deren Voraussetzungen und Ergebnisse erheblich verändern. Aufgrund dieser Entwicklungen ist also zu untersuchen, welche sozialen Effekte mit der Nutzung von sozialen Online-Netzwerken einhergehen, und ob bzw. welche veränderten Möglichkeiten sich ergeben, die „gelebte soziale Wirklichkeit zu beeinflussen“

Malgré les progrès technologiques modernes, l'industrie du vêtement est toujours ancrée dans une approche traditionnelle en 2D et en 3D lors d’essayage virtuel. La question fondamentale de l’accessibilité aux données morphologiques du consommateur en ligne n'a toujours pas été résolue de manière appropriée. De plus, l’interactivité et le relationnel entre le corps humain et le vêtement ne sont pas suffisamment explorés pour atteindre une performance satisfaisante lors de l'essayage du vêtement en ligne. Mes travaux de recherche ont donc pour objectif de combler ces lacunes en proposant une plate-forme numérique intégrant à la fois la connaissance des experts du secteur de l’habillement (ajustement et confort), et les retours sensoriels des clients (au porté du produit) en misant en place une nouvelle stratégie de conception de vêtement en 3D afin de calculer et d’ajuster les valeurs de l’aisance 3D de celui-ci, comme les points clefs lors de la perception et la satisfaction du produit par le client. C’est à partir d’une méthode de classification supervisée associée à un descripteur de forme 2D que nous avons retrouvé le morphotype du client en 3D avec son avatar. Cette relation complexe entre la reconnaissance du corps porteurs et la conception de vêtements 3D approprié dans essayage virtuel a été testée et analysée dans le cadre de ce projet pour bâtir une solution de conception adaptée à un environnement à distance. À cette fin, nous avons présenté les principes de la modélisation du vêtement directement adaptés à la morphologie du porteur afin de couvrir toute la gamme de formes et de mesures corporelles
Despite modern technological progresses, the apparel industry is still anchored in the traditional 2D-to-3D design approach. Additionally, the aspects of the relation between human body and garment are not sufficiently explored in order to provide satisfactory performance of virtual try-on in the aspects of providing not only right fit and comfort to the customer but also avoiding returns to the retailer. However the main aspect is a lack of appropriately resolved issue of consumers’ body recognition in an online environment and proper 3D design methodology for individual client. In my PhD research, we challenge those gaps by proposing a foundation of a digital and knowledge-based platform for garment design and fit and comfort evaluation by integrating customers' and experts’ knowledge with the design parameters. By building a new 3D design strategy, we proposed an original method to calculate and adjust the 3D ease allowance values, which constitutes the key issues of satisfaction perception. Our 3D design method is linked to the consumer’s virtual representation, which come from a new pattern recognition method permitting to identify individual morphology from a single web-camera. It was experimentally shown that using the supervised method to create 2D shape descriptors enables to detect wearers’ morphotypes for a target population. The complex relationship between wearers’ body recognition, 3D garment design and garment fitting in virtual try-on has been tested and analyzed in the scope of this research project to build a suitable design solution applied to the remote environment

Memory management errors in concurrent software running on multi-core architectures can be difficult and costly to detect and repair. Examples of errors are usage of uninitialized memory, memory leaks, and data corruptions due to unintended overwrites of data that are not owned by the writing entity. If memory management errors could be detected at an early stage, for example when using a simulator before the software has been delivered and integrated in a product, significant savings could be achieved. This thesis investigates and develops methods for detection of usage of uninitialized memory in software that runs on a virtual hardware platform. The virtual hardware platform has models of Ericsson Radio Base Station hardware for baseband processing and digital radio processing. It is a bit-accurate representation of the underlying hardware, with models of processors and peripheral units, and it is used at Ericsson for software development and integration. There are tools available, such as Memcheck (Valgrind), and MemorySanitizer and AddressSanitizer (Clang), for memory management error detection. The features of such tools have been investigated, and memory management error detection algorithms were developed for a given processor’s instruction set. The error detection algorithms were implemented in a virtual platform, and issues and design considerations reflecting the application-specific instruction set architecture of the processor, were taken into account. A prototype implementation of memory error presentation with error locations mapped to the source code of the running program, and presentation of stack traces, was done, using functionality from a debugger. An experiment, using a purpose-built test program, was used to evaluate the error detection capability of the algorithms in the virtual platform, and for comparison with the error detection capability of Memcheck. The virtual platform implementation detects all known errors, except one, in the program and reports them to the user in an appropriate manner. There are false positives reported, mainly due to the limited awareness about the operating system used on the simulated processor
Minneshanteringsfel i parallell mjukvara som exekverar på flerkärniga arkitekturer kan vara svåra att detektera, samt kostsamma att åtgärda. Exempel på fel kan vara användning av ej initialiserat minne, minnesläckage, samt att data blir överskrivna av en process som inte är ägare till de data som skrivs över. Om minneshanteringsfel kan detekteras i ett tidigt skede, t ex genom att använda en simulator, som körs innan mjukvaran har levererats och integrerats i en produkt, skulle man kunna erhålla signifikanta kostnadsbesparingar. Detta examensarbete undersöker och utvecklar metoder för detektion av ej initialiserat minne i mjukvara som körs på en virtuell plattform. Den virtuella plattformen innehåller modeller av delar av den digitala hårdvara, för basband och radio, som finns i en Ericsson radiobasstation. Modellerna är bit-exakta representationer av motsvarande hårdvarublock, och innefattar processorer och periferienheter. Den virtuella plattformen används av Ericsson för utveckling och integration av mjukvara. Det finns verktyg, exempelvis Memcheck (Valgrind), samt MemorySanitizer och AddressSanitizer (Clang), som kan användas för att detektera minneshanteringsfel. Egenskaper hos sådana verktyg har undersökts, och algoritmer för detektion av minneshanteringsfel har utvecklats, för en specifik processor och dess instruktioner. Algoritmerna har implementerats i en virtuell plattform, och kravställningar och design-överväganden som speglar den tillämpnings-specifika instruktionsrepertoaren för den valda processorn, har behandlats. En prototyp-implementation av presentation av minneshanteringsfel, där källkodsraderna samt anropsstacken för de platser där fel har hittats pekas ut, har utvecklats, med användning av en debugger. Ett experiment, som använder sig av ett för ändamålet utvecklat program, har använts för att utvärdera feldetektions-förmågan för de algoritmer som implementerats i den virtuella plattformen, samt för att jämföra med feldetektions-förmågan hos Memcheck. De algoritmer som implementerats i den virtuella plattformen kan, för det program som används, detektera alla kända fel, förutom ett. Algoritmerna rapporterar också falska felindikeringar. Dessa rapporter är huvudsakligen ett resultat av att den aktuella implementationen har begränsad kunskap om det operativsystem som används på den simulerade processorn.

Sur des routes secondaires, caché dans une valise, invisible aux contrôles frontaliers, un soutien-gorge orange fluorescent produit dans une usine textile dans la Chine du Sud traverse le Détroit et arrive à Taïwan. Là-bas il se promène et circule, sur des plateformes translocales physiques et digitales, et revient à son lieu de production en Chine. L’investigation des mouvements de cet objet revient à interroger les parcours sociaux et émotionnels de ses productrices : des jeunes travailleuses qui s’engagent d’abord dans une migration de travail des campagnes aux villes en Chine, et ensuite dans une migration par mariage à Taïwan. Les parcours sui generis de ce soutien-gorge illustrent les mobilités des femmes, qui franchissent plusieurs barrières sociales, économiques et morales, en traversant les frontières de régimes normatifs hiérarchiques, inégalitaires et rigides.Ma recherche analyse les stratégies translocales et créatives que ces femmes développent, au niveau physique et virtuel, pour « défaire » une condition de subalternité expérimentée tout au long des mobilités. Au sein du microcosme hyperlocal de leurs vies quotidiennes, les femmes contestent les marchés, produisent du désordre et redéfinissent une modernité émotionnelle. A travers une pluralité de pratiques matérielles et immatérielles, virtuelles et émotionnelles, les migrantes chinoises font face aux hiérarchies et inégalités locales et globales afin de « prendre leur place » dans des nouveaux espaces glocaux.L’entrepreneuriat transnational, sous la forme d’un petit capitalisme émotionnel, soutient les repositionnements de ces femmes. Navigant entre production globale et consommation locale, les femmes chinoises produisent des économies multipolaires qui connectent les espaces multiples physiques et digitaux de leurs migrations. La cartographie des mouvements labyrinthiques et bifurqués, au niveau social, économique et émotionnel, des objets commercialisés démontre la convergence hybride et syncrétique entre les logiques du marché et les pratiques hyperlocales.Sur le plan théorique, épistémologique et méthodologique, ce travail contribue à une sociologie économique globale, à une sociologie des émotions, et à une sociologie des migrations transnationales.Ce travail vise à repenser et reconsidérer les mouvements et mobilités des objets, sujets et émotions dans le cadre complexe d’une dialectique entre le domaine local et global, physique et virtuel, matériel et émotionnel. Le petit capitalisme émotionnel translocal des femmes, généré à travers les réseaux sociaux et développé dans les routes secondaires, constitue la substance mutable, malléable et polyédrique de la mondialisation. Dans cette perspective, les routes secondaires, parcours et chemins des économies glocales peuvent traverser, fusionner et se mélanger aux routes principales des marchés globaux. La mondialisation peut ainsi émerger de ces sections hyperlocales sociales, économiques et émotionnelles, toutes interconnectées à la fois
On the backroads, hidden inside a suitcase, invisible to border controls, an orange, fluorescent bra made in a textile factory in Southern China crosses the Strait and arrives to Taiwan. There, it wanders and circulates, on translocal physical and digital platforms, and it moves back to its place of production in China. Questioning the movements of this object implies interrogating the social and emotional patterns of its producers: young female workers who engage into rural-to-urban labor migration in China first, and marriage-migration to Taiwan later. The sui generis path of this bra illustrates women’s mobilities, which cross several social, economic and moral barriers, circulating through the borders of hierarchical, inegalitarian and rigid normative regimes.My research investigates the translocal, creative strategies these women develop, on a physical and virtual level, to “undo” a condition of subalternity experienced all along mobilities. Inside the hyper local microcosmos of their daily translocal lives, women contest markets, produce disorder and re-define an emotional modernity. Through a plurality of material and immaterial, virtual and emotional practices, Chinese migrant women cope with local and global hierarchies and inequalities to “take their place” inside new glocal spaces.Transnational entrepreneurship, under the form of an emotional petit capitalism, sustains women’s social, economic and emotional re-positioning. Setting sails through global production and local consumption, Chinese women produce multipolar economies which connect the multiple physical and digital spaces of their migrations. The cartography of the social, economic and emotional labyrinthic and bifurcated movements of the commercialised objects demonstrates the hybrid and syncretic convergence between the logics of the market and hyperlocal practices.Theoretically, epistemologically and methodologically, this work contributes to a global economic sociology, to a sociology of emotions, and to a sociology of transnational migrations.This works seeks to rethink and reconsider the movements and mobilities of objects, subjects and emotions within the complex frame of a dialectic between the local and the global, the physical and virtual, the material and the emotional. Women’s translocal emotional petit capitalism, generated through social networks and developed on the backroads, constitutes the mutable, malleable and polyhedral substance of globalisation. In that respect, the backroads, trails and paths of glocal economies can cross, merge and mix with the main roads of global markets. Globalisation can thus emerge inside these social, economic and emotional hyperlocal sections, all at once interconnected

Selon l’Organisation mondiale de la santé, environ 31% des décès dans le monde sont causés par des maladies cardiaques chaque année. L’exploration de données est un processus d’extraction intéressant d’informations non triviales, implicites et potentiellement utiles, à partir de grands ensembles de données. L’exploration de données médicales est la science qui consiste à examiner des données médicales (signes vitaux) pour explorer des informations importantes. L’analyse et l’interprétation des données complexes dans un diagnostic thérapeutique approprié avec les bons résultats, est une tâche assez ardue. Néanmoins, le fait qu’il soit possible de combiner ces facteurs jusqu’à un certain point et d’extraire un plan de traitement, de prévention et de rétablissement généralement couronnée de succès, est un signe des avantages à venir. Grâce à cela, il est maintenant possible d’améliorer la qualité de vie des patients, de prévenir une aggravation de la maladie tout en maintenant les coûts médicaux à la baisse. Cela explique la popularité croissante de l’utilisation et de l’application des techniques d’apprentissage automatique pour analyser, prédire et classifier les données médicales. Dans une première contribution, nous avons étudié de nombreux algorithmes de motifs séquentiels qui sont des techniques prometteuses pour l’exploration de données. Nous les avons classés afin de choisir un algorithme approprié pour prédire les classes d’insuffisance cardiaque et sa présence. Après avoir comparé tous les algorithmes et les avoir mis en œuvre sur le même ensemble de données médicales, le CPT +, un algorithme de prédiction de séquence, a été choisi en donnant les résultats les plus précis avec une précision de 90,5% dans la prédiction de l’insuffisance cardiaque et de ses classes. En utilisant cet algorithme, avec des données des patients réels, nous avons pu prédire une insuffisance cardiaque 10 à 12 jours à priori. Après, nous avons basculé nos études vers une stratégie de séries chronologiques et nous avons utilisé des données réelles extraites de patients réels. 5 paramètres ont été extraits de 3 patients au cours de quelques années. L’algorithme RandomTree a donné plus de 85% de prédictions correctes de l’insuffisance cardiaque 7 jours à l’avance
The World Health Organization accords that about 31 % of deaths worldwide are caused by heart diseases every year. Data mining is a process of extracting interesting non-trivial, previously unknownand potentially useful information from huge amount of data. Medical data mining is the science of investigating medical data (i.e. vital signs) to explore significant information. Analyzing and interpreting the huge amount of complicated data into an appropriate therapeutic diagnosis with the right results is quite challenging task. Still, the fact that it is possible to combine these factors up to a certain point and extract a usually successful treatment, prevention and recovery plan is a sign of the good things to come. Thanks to that, it is now possible to improve patients’ quality of life, prevent condition worsening while maintaining medical costs at the decrease. This explains the increasing popularity in the usage and application of machine learning techniques to analyze, predict and classify medical data. As a first contribution, we studied many sequential patterns algorithms that are promising techniques in exploring data and we classified them in order to choose an appropriate one for predicting Heart Failure classes and presence. After comparing all the algorithms and implementing them on the same medical dataset, the CPT+ a sequence prediction algorithm has been chosen as it gave the most accurate results reaching an accuracy of 90.5% in predicting heart failure and its classes. By using the CPT+ algorithm with real patients dataset, we predicted heart failure 10 to 12 days prior. Thereafter, we switched our studies to time series strategy, and worked on real data extracted from real patients. 5 parameters were extracted from 3 patients over the course of a few years. The Random Tree algorithm yielded more the 85% correct predictions of heart failure 7 days prior

L'objectif de la thèse porte sur la définition, la mise oeuvre et l'évaluation d'un algorithme de restitution de mouvement prenant en compte les contraintes de perception du système vestibulaire chez l'humain et les contraintes liées à la physique du simulateur de mouvement utilisé. Ce dernier est constitué par une plateforme robotique série-parallèle à 8 degrés de liberté entièrement conçue dans le laboratoire et destinée principalement à l'assistance aux personnes présentant un handicap moteur. Cette restitution sensorielle nécessite des travaux de recherches pluridisciplinaires en robotique et en réalité virtuelle. Aussi, une formalisation de la modélisation dynamique, basée sur l'état de l'art, a été adaptée et les paramètres dynamiques optimisés et identifés à la plateforme de mouvement à 8 degrés de libertés. Plusieurs méthodes de génération de mouvement, gérant la redondance de la plateforme, ont été étudiées mises en oeuvre et comparées. La méthode basée sur l'optimisation par essaims particulaires (PSO) plus performante a été retenue. Cet algorithme est par la suite utilisé pour optimiser les paramètres du contrôleur de la plateforme par mode glissant.Le simulateur a été utilisé pour une application de ski en réalité virtuelle reproduisant la station de Combloux en Haute-Savoie dédiée aux personnes handicapées. Les résultats de simulation montrent un très bon suivi des consignes et une bonne réduction des oscillations. Ces travaux seront poursuivis par l'utilisation d'interfaces multi sensorielles de réalité virtuelle d'assistance à l'humain
The thesis objective relates to the denition, the implementation and the evaluation of a Motion Cueing Algorithm taking into account the perceptual constraints of the vestibular systemin humans and the constraints related to the movement physics of the used simulator. The latter consists of a series-parallel robotic platform with 8 degrees of freedom, entirely designed in the laboratory and intended primarily to assist people with motor disabilities. This sensory restitution requires multidisciplinary research work in robotics and virtual reality. Moreover, a formalization of dynamic modeling, based on the state of the art, was adapted and the dynamic parameters optimized and identied for the 8 degrees of freedom motion platform. Several methods of trajectory generation, exploitation of the platform redundancy, have been studied, implemented,and compared. The most e cient particle swarm optimization (PSO) method was chosen. This algorithm is then used to optimize the parameters of the platform controller in sliding mode. The simulator was used for a virtual reality ski application reproducing the Combloux resort in Haute-Savoie dedicated to disabled people. The simulation results show a very good trajectory tracking behavior and a good reduction in terms of oscillations. This work will be continued through the use of multi-sensory human-assisted virtual reality interfaces

L’un des principaux défis des fournisseurs de services cloud est d’offrir aux utilisateurs une performance acceptable, tout en minimisant les besoins en matériel et énergie. Dans cette thèse CIFRE menée avec Outscale, un fournisseur de cloud, nous visons à optimiser l’allocation des ressources en utilisant de nouvelles sources d’information. Nous caractérisons la charge de travail pour comprendre le stress résultant sur l’orchestrateur, et la compétition pour les ressources disponibles qui dégrade la qualité de service. Nous proposons un modèle pour prédire la durée d’exécution des VMs à partir de caractéristiques prédictives disponibles au démarrage. Enfin, nous évaluons la sensibilité aux erreurs d’un algorithme de placement des VMs de la littérature qui se base sur ces prédictions. Nous ne trouvons pas d’intérêt à coupler note système prédictif avec cet algorithme, mais nous proposons d’autres façons d’utiliser les prédictions pour optimiser le placement des VMs
One of the main challenges for cloud computing providers remains to offer trustable performance for all users, while maintaining an efficient use of hardware and energy resources. In the context of this CIFRE thesis lead with Outscale, apublic cloud provider, we perform an in-depth study aimed at making management algorithms use new sources of information. We characterize Outscale’s workload to understand the resulting stress for the orchestrator, and the contention for hardware resources. We propose models to predict the runtime of VMs based on features which are available when they start. We evaluate the sensitivity with respect to prediction error of a VM placement algorithm from the literature that requires such predictions. We do not find any advantage in coupling our prediction model and the selected algorithm, but we propose alternative ways to use predictions to optimize the placement of VMs

L’un des principaux défis des fournisseurs de services cloud est d’offrir aux utilisateurs une performance acceptable, tout en minimisant les besoins en matériel et énergie. Dans cette thèse CIFRE menée avec Outscale, un fournisseur de cloud, nous visons à optimiser l’allocation des ressources en utilisant de nouvelles sources d’information. Nous caractérisons la charge de travail pour comprendre le stress résultant sur l’orchestrateur, et la compétition pour les ressources disponibles qui dégrade la qualité de service. Nous proposons un modèle pour prédire la durée d’exécution des VMs à partir de caractéristiques prédictives disponibles au démarrage. Enfin, nous évaluons la sensibilité aux erreurs d’un algorithme de placement des VMs de la littérature qui se base sur ces prédictions. Nous ne trouvons pas d’intérêt à coupler note système prédictif avec cet algorithme, mais nous proposons d’autres façons d’utiliser les prédictions pour optimiser le placement des VMs
One of the main challenges for cloud computing providers remains to offer trustable performance for all users, while maintaining an efficient use of hardware and energy resources. In the context of this CIFRE thesis lead with Outscale, apublic cloud provider, we perform an in-depth study aimed at making management algorithms use new sources of information. We characterize Outscale’s workload to understand the resulting stress for the orchestrator, and the contention for hardware resources. We propose models to predict the runtime of VMs based on features which are available when they start. We evaluate the sensitivity with respect to prediction error of a VM placement algorithm from the literature that requires such predictions. We do not find any advantage in coupling our prediction model and the selected algorithm, but we propose alternative ways to use predictions to optimize the placement of VMs

Du fait des activités industrielles anciennes et du recyclage croissant des produites résiduaires organiques d’origine urbaine dans les sols agricoles, des composés organiques persistants, parmi lesquels les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) se retrouvent présents dans les sols français. Dans le cadre de la gestion des sites et sols pollués et de l'évaluation des risques associés aux HAP dans l'environnement, une meilleure connaissance du comportement, de la dissipation, du transfert ou de l’accumulation des HAP dans les sols est alors indispensable. Dans ce but, il est utile de développer une nouvelle génération de modèles numériques basés sur le couplage flexible de l’ensemble des processus majeurs contrôlant la dynamique des HAP dans le sol. Notre travail repose sur la mise en œuvre, dans le cadre de la plateforme VSoil de l’INRA (https://www6.inra.fr/vsoil/The-Project), d'un modèle global interdisciplinaire de dynamique des HAP dans les sols, applicable à l’échelle du terrain et couplant des modules décrivant les principaux processus physiques, biochimiques et biologiques. Ce modèle associe d’une part des modules déjà publiés simulant la décomposition des matières organiques exogènes apportées, le transfert d'eau, le transfert de chaleur et le transport de solutés dans des conditions climatiques réelles, et d’autre part, un nouveau modèle représentant spécifiquement la réactivité des HAP.La démarche numérique adoptée dans ce travail a alors été de i) calibrer le modèle de terrain en utilisant des paramètres déterminés à partir de données expérimentales obtenues au laboratoire et complétées avec une partie des données de terrain obtenues sur une courte période, ii) tester et valider le modèle calibré au terrain à l'aide des données de terrain complémentaires sur des périodes plus longues, iii) tester différentes hypothèses de variation de disponibilité et scenarios climatiques ou d’apports répétés de différents composts sur le devenir de HAP dans le sol. Nos résultats montrent que le modèle peut prédire de manière satisfaisante le devenir des HAP dans le sol sur une gamme de contamination allant de parcelles agricoles amendées avec des matières organiques faiblement contaminées jusqu’à d’anciens sites industriels fortement contaminés et permettent alors de mieux appréhender les processus contrôlant la dynamique des HAP dans ces différents systèmes
Due to former industrial activities and the increasing recycling of organic waste products from urban areas in agricultural soils, increasing amounts of persistent organic compounds, among them polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), are to be found in French soils. In the framework of the management of polluted sites and soils and the risk assessment of PAH transfer in the environment, it is essential to better understand the behavior, dissipation, transfer or accumulation of PAH in soils. For this purpose, there is a need to develop a new generation of numerical models based on the flexible coupling between the processes describing PAH dynamics in soil. Our work presents the development and assessment of such model. It is based on the implementation of an interdisciplinary global model, and applicable at the field scale, for PAH in soil by coupling modules describing the major physical, biochemical and biological processes influencing the fate of PAH in soil, with modules that simulate water transfer, heat transfer, solute transport, and organic matter transformation under real climatic conditions. The coupling is performed using the «VSoil» modeling platform of INRA (https://www6.inra.fr/vsoil/The-Project). The steps of our modelling study are the following: i) calibrate the model at the field scale using previously estimated parameters at the lab-scale and completed with field data on a short period of time, ii) test and validate the calibrated model using field experimental data on mid term periods, iii) test different hypotheses of variation of availability and climatic scenarios or repeated applications of different composts on the fate of PAH in soil. Our results show that the model can adequately predict the fate of PAH in soil over a wide range of contamination ranging from agricultural plots amended with weakly contaminated composted organic wastes to old industrial sites heavily contaminated. This new tool allows, therefore, a better understanding of the processes controlling the dynamics of PAH in these different systems

La technologie actuelle permet aux scientifiques de divers domaines d'obtenir des données de plus en plus précises et volumineuses, Afin de résoudre ces problèmes associés à l'obtention de ces données, les architectures de calcul évoluent, en fournissant toujours plus de ressources, notamment grâce à des machines plus puissantes et à leur mutualisation. Dans cette thèse, nous proposons d'étudier dans un premier temps le placement des tâches d'applications itératives asynchrones dans des environnements hétérogènes et volatils. Notre solution nous permet également de s'affranchir de l(hétérogénéité des machines hôtes tout en offrent une implantation facilitée de politiques de tolérance aux pannes, les expérimentations que nous avons menées sont encourageantes et montrent qu'il existe un réel potentiel quand à l'utilisation d'une telle plateforme pour l'exécution d'applications scientifiques.

An increasing number of university freshmen has been observable in absolute number as well as percentage of population over the last decade. However, at the same time the drop-out rate has increased significantly. While a drop in attendance could be observed at the same time, statistics show that young professionals consider only roughly thirty percent of their qualification to originate in their university education. Taking this into consideration with the before mentioned, one conclusion could be that students fail to see the importance of fundamental classes and choose to seek knowledge elsewhere, for example in free online courses. However, the so acquired knowledge is a non-attributable qualification. One solution to this problem must be to make on-site activities more attractive. A promising approach for raised attractiveness would be to support students in self-regulated learning processes, making them experience importance and value of own decisions based on realistic self-assessment and self-evaluation. At the same time, strict ex-cathedra teaching should be replaced by interactive forms of education, ideally activating on a meta-cognitive level. Particularly, as many students bring mobile communication devices into classes, this promising approach could be extended by utilising these mobile devices as second screens. That way, enhanced learning experiences can be provided. The basic idea is simple, namely to contribute to psychological concepts with the means of computer science. An example for this idea are audience response systems. There has been numerous research into these and related approaches for university readings, but other forms of education have not been sufficiently considered, for example tutorials. This technological aspect can be combined with recent didactics research and concepts like peer instruction or visible learning. Therefore, this dissertation presents an experimental approach at providing existing IT solutions for on-site tutorials, specifically tools for audience responses, evaluations, learning demand assessments, peer discussion, and virtual interactive whiteboards. These tools are provided under observation of anonymity and cognisant incidental utilisation. They provide insight into students\' motivation to attend classes, their motivation to utilise tools, and into their tool utilisation itself. Experimental findings are combined into an extensible system concept consisting of three major tool classes: anonymous peer discussion means, anonymous control facilities, and learning demand assessment. With the exception of the latter, promising findings in context of tutorials are presented, for example the reduction of audience response systems to an emergency brake, the versatility of (peer) discussion systems, or a demand for retroactive deanonymisation of contributions. The overall positive impact of tool utilisation on motivation to attend and perceived value of tutorials is discussed and supplemented by a positive impact on the final exams\' outcomes
Über die vergangene Dekade ist eine zunehmende Zahl Studienanfänger beobachtbar, sowohl in der absoluten Anzahl, als auch im Bevölkerungsanteil. Demgegenüber steht aber eine überproportional hohe Steigerung der Abbruchquote. Während gleichzeitig die Anwesenheit in universitären Lehrveranstaltungen sinkt, zeigen Statistiken, dass nur etwa ein Drittel der Berufseinsteiger die Grundlagen ihrer Qualifikation im Studium sieht. Daraus könnte man ableiten, dass Studierende den Wert und die Bedeutung universitärer Ausbildung unterschätzen und stattdessen Wissen in anderen Quellen suchen, beispielsweise unentgeltlichen Online-Angeboten. Das auf diese Art angeeignete Wissen stellt aber eine formell nicht nachweise Qualifikation dar. Ein Weg aus diesem Dilemma muss die Steigerung der Attraktivität der universitären Lehrveranstaltungen sein. Ein vielversprechender Ansatz ist die Unterstützung der Studierenden im selbst-regulierten Lernen, wodurch sie die Wichtigkeit und den Wert eigener Entscheidung(sfindungsprozesse) auf Basis realistischer Selbsteinschätzung und Selbstevaluation erlernen. Gleichzeitig sollte Frontalunterricht durch interaktive Lehrformen ersetzt werden, idealerweise durch Aktivierung auf meta-kognitiver Ebene. Dies ist vielversprechend insbesondere, weil viele Studierende ihre eigenen mobilen Endgeräte in Lehrveranstaltungen bringen. Diese Geräte können als Second Screen für die neuen Lehrkonzepte verwendet werden. Auf diese Art kann dann eine verbesserte Lernerfahrung vermittelt werden. Die Grundidee ist simpel, nämlich in der Psychologie bewährte Didaktik-Konzepte durch die Mittel der Informatik zu unterstützen. Ein Beispiel dafür sind Audience Response Systeme, die hinlänglich im Rahmen von Vorlesungen untersucht worden sind. Andere Lehrformen wurden dabei jedoch unzureichend berücksichtigt, beispielsweise Tutorien. Ähnliche Überlegungen gelten natürlich auch für bewährte didaktische Konzepte wie Peer Instruction oder Betrachtungen in Form von Visible Learning. Deshalb präsentiert diese Dissertation einen experimentellen Ansatz, informationstechnische Lösungen für vor-Ort-Übungen anzubieten, nämlich Werkzeuge für Audience Response Systeme, Evaluationen, Lernbedarfsermittlung, Peer Discussion, sowie virtuelle interaktive Whiteboards. Die genannten Werkzeuge wurden unter Beachtung von Anonymitäts- und Beiläufigkeitsaspekten bereitgestellt. Sie erlauben einen Einblick in die Motivation der Studierenden Tutorien zu besuchen und die Werkzeuge zu nutzen, sowie ihr Nutzungsverhalten selbst. Die experimentellen Ergebnisse werden in ein erweiterbares Systemkonzept kombiniert, das drei Werkzeugklassen unterstützt: anonyme Peer Discussion, anonyme Kontrollwerkzeuge und Lernbedarfsermittlung. Für die ersten beiden Klassen liegen vielversprechende Ergebnisse vor, beispielsweise die notwendige Reduktion des Audience Response Systems auf eine Art Notbremse, die Vielseitigkeit von (Peer-)Discussion-Systemen, oder aber auch der Bedarf für eine retroaktive Deanonymisierung von initial anonymen Beiträgen. Der allgemein positive Einfluss der Werkzeugnutzung auf die Motivation an Tutorien teilzunehmen sowie den wahrgenommenen Wert der Tutorien werden abschließend diskutiert und durch verbesserte Abschlussklausurergebnisse untermauert