Localisation de sources de données et optimisation de requêtes réparties en environnement pair-à-pair

Malgré leur succès dans le domaine du partage de fichiers, les systèmes P2P sont capables d'évaluer uniquement des requêtes simples basées sur la recherche d'un fichier en utilisant son nom. Récemment, plusieurs travaux de recherche sont effectués afin d'étendre ces systèmes pour qu'ils permettent le partage de données avec une granularité fine (i.e. un attribut atomique) et l'évaluation de requêtes complexes (i.e. requêtes SQL). A cause des caractéristiques des systèmes P2P (e.g. grande-échelle, instabilité et autonomie de nœuds), il n'est pas pratique d'avoir un catalogue global qui contient souvent des informations sur: les schémas, les données et les hôtes des sources de données. L'absence d'un catalogue global rend plus difficiles: (i) la localisation de sources de données en prenant en compte l'hétérogénéité de schémas et (ii) l'optimisation de requêtes. Dans notre thèse, nous proposons une approche pour l'évaluation des requêtes SQL en environnement P2P. Notre approche est fondée sur une ontologie de domaine et sur des formules de similarité pour résoudre l'hétérogénéité sémantique des schémas locaux. Quant à l'hétérogénéité structurelle de ces schémas, elle est résolue grâce à l'extension d'un algorithme de routage de requêtes (i.e. le protocole Chord) par des Indexes de structure. Concernant l'optimisation de requêtes, nous proposons de profiter de la phase de localisation de sources de données pour obtenir toutes les méta-données nécessaires pour générer un plan d'exécution proche de l'optimal. Afin de montrer la faisabilité et la validité de nos propositions, nous effectuons une évaluation des performances et nous discutons les résultats obtenus.Despite of their great success in the file sharing domain, P2P systems support only simple queries usually based on looking up a file by using its name. Recently, several research works have made to extend P2P systems to be able to share data having a fine granularity (i.e. atomic attribute) and to process queries written with a highly expressive language (i.e. SQL). The characteristics of P2P systems (e.g. large-scale, node autonomy and instability) make impractical to have a global catalog that stores often information about data, schemas and data source hosts. Because of the absence of a global catalog, two problems become more difficult: (i) locating data sources with taking into account the schema heterogeneity and (ii) query optimization. In our thesis, we propose an approach for processing SQL queries in a P2P environment. To solve the semantic heterogeneity between local schemas, our approach is based on domain ontology and on similarity formulas. As for the structural heterogeneity of local schemas, it is solved by the extension of a query routing method (i.e. Chord protocol) with Structure Indexes. Concerning the query optimization problem, we propose to take advantage of the data source localization phase to obtain all metadata required for generating a close to optimal execution plan. Finally, in order to show the feasibility and the validity of our propositions, we carry out performance evaluations and we discuss the obtained results

Définition et évaluation de modèles de recherche d'information collaborative basés sur les compétences de domaine et les rôles des utilisateurs

The research topic of this document deals with a particular setting of information retrieval (IR), referred to as collaborative information retrieval (CIR), in which a set of multiple collaborators share the same information need. Collaboration is particularly used in case of complex tasks in which an individual user may have insufficient knowledge and may benefit from the expertise/knowledge or complementarity of other collaborators. This multi-user context rises several challenges in terms of search interfaces as well as ranking models, since new paradigms must be considered, namely division of labor, sharing of knowledge and awareness. These paradigms aim at avoiding redundancy between collaborators in order to reach a synergic effect within the collaboration process. Several approaches have been proposed in the literature. First, search interfaces have been oriented towards a user mediation in order to support collaborators' actions through information storage or communication tools. Second, more close to our contributions, previous work focus on the information access issue by designing ranking models adapted to collaborative environments dealing with the challenges of (1) personalizing result set to collaborators, (2) favoring the sharing of knowledge, (3) dividing the labor among collaborators and/or (4) considering particular roles of collaborators within the information seeking process.In this thesis, we focus, more particularly, on two main aspects of the collaboration: - The expertise of collaborators by proposing retrieval models adapted to the domain expertise level of collaborators. The expertise levels might be vertical, in the case of domain expert and novice, or horizontal when collaborators have different subdomain expertise. We, therefore, propose two CIR models on two steps including a document relevance scoring with respect to each role and a document allocation to user roles through the Expectation–Maximization (EM) learning method applied on the document relevance scoring in order to assign documents to the most likely suited user. - The complementarity of collaborators throughout the information seeking process by mining their roles on the assumptions that collaborators might be different and complementary in some skills. We propose two algorithms based either on predefined roles or latent roles which (1) learns about the roles of the collaborators using various search-related features for each individual involved in the search session, and (2) adapts the document ranking to the mined roles of collaborators.Cette thèse traite du domaine particulier de la recherche d'information (RI) appelé RI collaborative (RIC), qui considère un ensemble d'utilisateurs interagissant afin de satisfaire un besoin en information partagé. La collaboration est particulièrement utilisée dans le cas de tâches complexes ou exploratoires pour lesquelles les compétences d'un utilisateur unique peuvent être insuffisantes. La collaboration permet ainsi de rassembler les compétences complémentaires des utilisateurs afin de produire un résultat collectif qui dépasse l’agrégation des résultats individuels.Le contexte multi-utilisateurs ouvre de nombreuses perspectives en termes de support à la collaboration au travers la définition d'interfaces dédiées et de modèles d'ordonnancement basés sur les paradigmes de la collaboration. Ces derniers, dont principalement la division du travail, le partage des connaissances et la conscience de l'environnement collaboratif, doivent être pris en compte afin d'éviter la redondance entre les collaborateurs et de bénéficier de l'effet synergique de la collaboration. Plusieurs approches ont été proposées dans la littérature. En premier lieu, les interfaces de recherche ont été orientées vers des médiations utilisateurs dans le but de proposer un support aux actions des collaborateurs au travers de moyens de communication et de stockage d'information. En deuxième lieu, plus proches de nos travaux, certains auteurs se sont intéressés à la problématique d'accès à l'information en définissant des modèles d'ordonnancement adaptés à l'environnement collaboratif afin de répondre aux enjeux suivants : (1) la personnalisation des ordonnancements aux collaborateurs, (2) l'amélioration du partage des connaissances, (3) la division du travail entre les collaborateurs et/ou (4) la considération des rôles des collaborateurs dans le processus de RI.Dans ce manuscrit, nous nous intéressons particulièrement aux aspects suivants de la collaboration : - L'expertise de domaine des collaborateurs vis-à-vis du sujet du besoin en information partagé en proposant deux modèles d’ordonnancement collaboratifs basés (a) sur une distinction verticale des niveaux d’expertise avec les rôles d’expert et de novice de domaine et (b) une distinction horizontale de l’expertise où un groupe d’experts de sous-domaines collaborent pour répondre à un besoin en information à multiples facettes. Ces deux modèles sont composés de deux étapes principales qui estiment le score de pertinence de chaque document pour chacun des rôles puis alloue le document aux collaborateurs grâce à l'algorithme de la maximisation de l'espérance (EM). L'objectif est d'assigner un document au collaborateur le plus à même de le juger en fonction de son niveau d'expertise.- La complémentarité des utilisateurs lors d'un processus de RIC au travers de méthodes d’apprentissage, en temps réel, des rôles des collaborateurs. Ceci a pour objectif de bénéficier des compétences pour lesquelles ils sont les plus efficaces et d’ordonnancer, ainsi, les documents en fonction des rôles des collaborateurs. Également, deux approches, supervisée et non supervisée, sont proposées permettant respectivement d’apprendre les rôles des collaborateurs en fonction de leurs actions. Ces approches sont basées respectivement sur (a) des rôles prédéfinis dans l’état de l’art et (b) des méta-rôles latents des collaborateurs non prédéfinis

Actes des 25es journées francophones d'Ingénierie des Connaissances (IC 2014)

National audienceLes Journées Francophones d'Ingénierie des Connaissances fêtent cette année leurs 25 ans. Cette conférence est le rendez-vous annuel de la communauté française et francophone qui se retrouve pour échanger et réfléchir sur des problèmes de recherche qui se posent en acquisition, représentation et gestion des connaissances. Parmi les vingt et un articles sélectionnés pour publication et présentation à la conférence, un thème fondateur de l'ingénierie des connaissances domine : celui de la modélisation de domaines. Six articles traitent de la conception d'ontologies, trois articles de l'annotation sémantique et du peuplement d'ontologies et deux articles de l'exploitation d'ontologies dans des systèmes à base de connaissances. L'informatique médicale est le domaine d'application privilégié des travaux présentés, que l'on retrouve dans sept articles. L'ingénierie des connaissances accompagne l'essor des technologies du web sémantique, en inventant les modèles, méthodes et outils permettant l'intégration de connaissances et le raisonnement dans des systèmes à base de connaissances sur le web. Ainsi, on retrouve les thèmes de la représentation des connaissances et du raisonnement dans six articles abordant les problématiques du web de données : le liage des données, leur transformation et leur interrogation ; la représentation et la réutilisation de règles sur le web de données ; la programmation d'applications exploitant le web de données. L'essor des sciences et technologies de l'information et de la communication, et notamment des technologies du web, dans l'ensemble de la société engendre des mutations dans les pratiques individuelles et collectives. L'ingénierie des connaissances accompagne cette évolution en plaçant l'utilisateur au cœur des systèmes informatiques, pour l'assister dans le traitement de la masse de données disponibles. Quatre articles sont dédiés aux problématiques du web social : analyse de réseaux sociaux, détection de communautés, folksonomies, personnalisation de recommandations, représentation et prise en compte de points de vue dans la recherche d'information. Deux articles traitent de l'adaptation des systèmes aux utilisateurs et de l'assistance aux utilisateurs et deux autres de l'aide à la prise de décision. Le taux de sélection de cette édition de la conférence est de 50%, avec dix-neuf articles longs et deux articles courts acceptés parmi quarante-deux soumissions. S'y ajoutent une sélection de neuf posters et démonstrations parmi douze soumissions, présentés dans une session dédiée et inclus dans les actes. Enfin, une innovation de cette édition 2014 de la conférence est la programmation d'une session spéciale " Projets et Industrie ", animée par Frédérique Segond (Viseo), à laquelle participeront Laurent Pierre (EDF), Alain Berger (Ardans) et Mylène Leitzelman (Mnemotix). Trois conférencières invitées ouvriront chacune des journées de la conférence que je remercie chaleureusement de leur participation. Nathalie Aussenac-Gilles (IRIT) retracera l'évolution de l'ingénierie des connaissances en France depuis 25 ans, de la pénurie à la surabondance. A sa suite, Frédérique Segond (Viseo) abordera le problème de " l'assouvissement " de la faim de connaissances dans la nouvelle ère des connaissances dans laquelle nous sommes entrés. Enfin, Marie-Laure Mugnier (LIRMM) présentera un nouveau cadre pour l'interrogation de données basée sur une ontologie, fondé sur des règles existentielles

Migrations en temps réel des machines virtuelles interdépendantes

RÉSUMÉ Actuellement, les bonnes circulations et traitements des données sont devenus des clefs de succès dans tous les domaines techniques. Il est donc indispensable que les réseaux, véhiculant ces données, garantissent la qualité de leur transmission et réception. Cela est aussi applicable quand ces données sont échangées en continu par des hôtes virtuels distribués et interdépendants. La consolidation et répartition des charges (Load Balancing) devient un élément important pour améliorer les capacités et les services des réseaux. Cette répartition est possible par des réseaux infonuagiques utilisant des machines virtuelles. Comme ces machines peuvent être déployées et migrées en temps réel et à grande échelle, elles peuvent offrir de très bonnes possibilités de répartition des charges par leurs migrations en temps réel. Ainsi, il est important pour les décideurs de ces répartitions de charges de disposer des techniques efficaces permettant de minimiser les coûts de maintenance et de qualité de ces migrations en temps réel et de maximiser les retours sur investissement de leurs déploiements. Le problème de planification, de consolidation et de migration en temps réel des machines virtuelles (VMs) consiste à identifier les bons choix à effectuer pour placer les ressources d’un réseau de machines virtuelles et à déterminer les bonnes techniques pour les consolider par le déplacement de ces VMs entre des hôtes physiques. Ces déplacements des VMs doivent se faire sans interruption de service et dans des délais très réduits afin de respecter les contrats de niveaux de service et la qualité globale des services virtuels. Depuis quelques années, plusieurs recherches scientifiques se sont attardées sur l’étude de planification et de migration en temps réel des machines virtuelles. Cependant, ces études scientifiques se sont focalisées sur des VMs prises individuellement et non sur l’ensemble des VMs interdépendantes; cette démarche ne permet pas d’obtenir des solutions optimales prenant en considération les interdépendances entre ces VMs. D’autres études scientifiques se sont intéressées aux redéploiements dynamiques des charges d’un réseau en utilisant des migrations en temps réel des VMs et elles ont réussi à présenter des modélisations pour les résoudre. Cependant, elles n’ont pas considéré l’interdépendance entre des services applicatifs installés sur ces VMs; ces services ont besoin parfois d’échanger leurs informations afin d’effectuer leurs exécutions correctement. Cette thèse présente des techniques traitant de la planification, la consolidation, et la migration en temps réel de plusieurs machines virtuelles. L’interdépendance entre les VMs est considérée lors des développements de ces techniques. Notre travail est divisé en trois parties où chacune correspond à un de nos objectifs de recherche. Lors de la première partie, nous développons un modèle mathématique et son heuristique d’approximation pour solutionner le problème d’optimisation de la planification des emplacements des VMs prenant en considération leurs contraintes d’interdépendance; cette heuristique, efficace pour des grands ensembles de machines virtuelles, peut être ensuite exécutée par un logiciel installé sur une machine physique. Nous résolvons ce modèle grâce au solveur mathématique CPLEX en utilisant la méthode de programmation en nombres entiers mixte (MIP). L’objectif de ce modèle est de minimiser les coûts d’un réseau de VMs tout en respectant ses contraintes d’interdépendance. Afin de valider la performance de notre modélisation, nous résolvons avec CPLEX des petits ensembles de tests; ensuite, nous les vérifions et validons. Notre modèle est plus pertinent que celui de la modélisation sans les contraintes d’interdépendance qui donne des solutions dans des délais plus courts, mais qui demeurent non efficaces pour le bon fonctionnement des VMs interdépendantes. Comme le problème NP-difficile de « bin-packing » peut être réduit à notre problème de planification des VMs, ce dernier est aussi NP-difficile; pour cela, nous approximons sa modélisation avec une heuristique de recherche taboue qui est capable de traiter des grands ensembles en peu de temps. Cette heuristique trouve de bonnes solutions dans des délais acceptables pour des problèmes avec des grands ensembles. Cette heuristique visite une zone de solutions potentielles afin d’y trouver l’optimum local, puis elle refait cette même démarche dans des régions avoisinantes. Ainsi, notre heuristique réalise une exploration pertinente de l’espace des solutions possibles. Les performances de notre heuristique sont comparables à celles de notre modèle mathématique approximé dans le cas des problèmes avec des petits ensembles. De plus, cette heuristique est plus performante en ce qui concerne des temps de calcul puisqu’elle réussit à trouver de bonnes solutions dans des délais moindres que ceux des solutions exactes de CPLEX pour des grands ensembles de VMs. Lors de la deuxième partie de notre recherche, nous développons un modèle mathématique « multi-objectifs » (relaxé à un modèle « mono-objectif » par la méthode agrégée de la somme pondérée) et son heuristique d’approximation pour trouver une solution optimale pour le problème de migration en temps réel des VMs interdépendantes; cette modélisation obtient des solutions exactes et optimales pour un nombre réduit de VMs; cette heuristique, permettant de trouver des solutions quasi-optimales en peu de temps, peut être exécutée par un logiciel contrôleur installé sur une machine physique. Cette exécution peut être effectuée à intervalle régulier ou bien quand la qualité de service de certains services virtuels commence à se dégrader. En effet, avec cette modélisation « multi-objectifs » relaxé à « mono-objectif » via la méthode agrégée de la somme pondérée de chacun de nos objectifs, nous trouvons des solutions quasi-optimales pour nos quatre objectifs qui sont le délai de migration des VMs, leur délai d’arrêt, les pénalités dues aux non-respects des contrats de service, et leur qualité de service globale. La modélisation proposée permet plus de flexibilité en assignant un niveau relatif d’importance pour chacun des objectifs via leur facteur de pondération. Concernant la qualité globale de service et les pénalités des non-respects des contrats de niveaux de service (SLAs), les résultats obtenus grâce à notre modèle et son heuristique d’approximation sont meilleurs que la technique « pré-copie » utilisée et conçue pour les migrations en temps réel des VMs. Lors de la troisième partie de notre recherche, nous développons un modèle mathématique et son heuristique d’approximation visant à maximiser le profit net total tout en minimisant les pénalités des services virtuels aux contrats SLAs. Cette optimisation est une tâche complexe en raison de la difficulté de parvenir à un compromis réussi entre les pénalités sur les contrats de niveaux de service et le placement en temps réel des machines virtuelles (VM) interdépendantes. Cette troisième partie étudie donc ce problème de maximisation du profit net total tout en diminuant les pénalités de service et en réalisant des migrations en temps réel de machines virtuelles interdépendantes. Ce problème d’optimisation de placement en temps réel de machines virtuelles est NP-difficile puisque le problème NP-difficile « bin-packing » peut être réduit à ce problème, et son temps de calcul croit exponentiellement avec la taille des ensembles de machines virtuelles et de leurs machines physiques hôtes; pour cette raison, nous approximons notre modèle mathématique avec une heuristique de recherche taboue efficace. Nous testons notre formulation et heuristique pour des services virtuels, où le profit net total doit être maximisé, où les pénalités des services doivent être minimisées, et où des migrations efficaces en temps réel des VMs sont des sujets de préoccupation. Nos résultats de simulations montrent que notre heuristique d’approximation de notre modèle mathématique : (i) trouve de meilleures solutions que la configuration existante des milliers de machines utilisées dans des traces de Google; (ii) est adaptée pour de grandes ensembles des services virtuels avec des dizaines de milliers de machines virtuelles et machines physiques; et (iii) performe mieux en termes de pénalités et profits globaux que notre référence de comparaison c.-à-d. la configuration existante des machines utilisées dans des traces de Google.----------ABSTRACT Currently, data transmission and processing have become keys to success in many technology areas. Therefore, it is essential that networks guarantee the transmission and reception qualities of these data; also, this guarantee is important for data exchanged continuously by distributed and interconnected hosts. Also, “Load Balancing” techniques becomes an interesting key to improve network services and capacities. This load balancing technique is feasible with cloud networks based on virtual machines (VMs). Since these virtual machines can be deployed and live migrated on a large scale, they can offer very good possibilities of load balancing. Thus, it is important that decision makers dispose of effective techniques, such as load balancing, to minimize costs of these live migrations and to maximize their return on investment. Planning and live migration problems of virtual machines aim to identify right choices to place resources of virtual machine networks and to determine right techniques to move VMs between their physical hosts. These VMs’ moves should be done without service interruption and within very short delay. In recent years, several scientific researchers have studied planning and live migration of virtual machines; however, these scientific studies have focused on VMs individually without considering their interdependency constraints. Other scientific studies have investigated dynamic load balancing of a network using VM live migrations and they have succeeded to solve it using mathematical models; however, they did not consider the VMs’ interdependency. This thesis presents some techniques dealing with planning, consolidation, and live migrations of multiple virtual machines. These techniques take into account the VM interdependencies, the network service level contracts (SLAs) and overall quality. Our thesis is divided into three parts corresponding to our three research objectives. In the first part, we develop a mathematical model for VMs planning problem including the interdependency constraints. We solve this model using CPLEX as a mathematical solver with the mixed integer programming (MIP) method. The goal of this model is to minimize the overall cost of a VMs’ network while respecting its interdependent VMs constraints. To validate our modeling performance, we solved, with CPLEX, some small sets; then, we verified and validated our solutions. Our model is more relevant than other models ignoring interdependency constraints and which give solutions in a shorter time but remain ineffective for a proper functioning of interdependent VMs. Since VMs’ placement planning problem is an NP-hard problem (as the NP-hard “bin-packing” problem can be reduced to it), we approximate our model with a tabu search heuristic which is capable to handle large-sized sets. This heuristic finds good solutions in an acceptable delay by visiting areas of potential solutions in order to find local optimums, and then it repeats this process with other surrounding areas; thus, our heuristic performs relevant space explorations for possible solutions. Our heuristic has comparable performance to our approximated mathematical model in the case of small size sets; moreover, this heuristic is more efficient since its running time is lower than CPLEX to find near-enough exact solutions for large-sized sets. In the second part of our research, we have developed a "multi-objective" mathematical model to solve the problem of live migrations of interdependent VMs; this model is solved by relaxing it to a "mono-objective" model using the method of weighted sum of each of its objectives; thanks to this relaxation, we optimize four objectives simultaneously by dealing with live VM migrations, especially, their stop delays, their penalties on service level agreements and the overall quality of service. Our proposed model allows more flexibility by assigning a relative importance level for each objective. Results, of the overall quality of service and overall penalty on SLAs, obtained with our model are better than those of "pre-copy" VM live migrations ignoring VMs’ interdependency constraints. In the third part of this research, we develop a mathematical model to maximize the overall net profits of virtual services while minimizing the penalties on their SLAs. This optimization is a complex task because it is difficult to reach a successful compromise between decreasing the penalties on service level agreements and the live placement of interdependent virtual machines. This third part is therefore exploring this problem optimization of net profit and service penalties while performing live migrations of interdependent virtual machines. This live placement optimization problem of virtual machines is NP-hard and its calculation time grows exponentially with the size of virtual machine sets and their physical machines hosts; for this reason, we approximate our mathematical model with effective tabu search heuristic. We test our formulation and heuristic with virtual services which the overall net profit should be maximized, the penalty on SLAs should be minimized and live migrations should be effective. Our simulation results show that our heuristic: (i) finds better solutions than the existing configuration of machines used in Google traces; (ii) is adapted to large-sized virtual service sets with tens of thousands of virtual and physical machines; and (iii) performs better in terms of penalties and overall net profits when they are compared to those of the existing machines’ configuration of Google

Modèles et algorithmes pour les enchères combinatoires

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal

Cooperative Data Backup for Mobile Devices

Les dispositifs informatiques mobiles tels que les ordinateurs portables, assistants personnels et téléphones portables sont de plus en plus utilisés. Cependant, bien qu'ils soient utilisés dans des contextes où ils sont sujets à des endommagements, à la perte, voire au vol, peu de mécanismes permettent d'éviter la perte des données qui y sont stockées. Dans cette thèse, nous proposons un service de sauvegarde de données coopératif pour répondre à ce problème. Cette approche tire parti de communications spontanées entre de tels dispositifs, chaque dispositif stockant une partie des données des dispositifs rencontrés. Une étude analytique des gains de cette approche en termes de sûreté de fonctionnement est proposée. Nous étudions également des mécanismes de stockage réparti adaptés. Les problèmes de coopération entre individus mutuellement suspicieux sont également abordés. Enfin, nous décrivons notre mise en oeuvre du service de sauvegarde coopérative. ABSTRACT : Mobile devices such as laptops, PDAs and cell phones are increasingly relied on but are used in contexts that put them at risk of physical damage, loss or theft. However, few mechanisms are available to reduce the risk of losing the data stored on these devices. In this dissertation, we try to address this concern by designing a cooperative backup service for mobile devices. The service leverages encounters and spontaneous interactions among participating devices, such that each device stores data on behalf of other devices. We first provide an analytical evaluation of the dependability gains of the proposed service. Distributed storage mechanisms are explored and evaluated. Security concerns arising from thecooperation among mutually suspicious principals are identified, and core mechanisms are proposed to allow them to be addressed. Finally, we present our prototype implementation of the cooperative backup servic

Vie privée en commerce électronique

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal

Conférence Nationale d'Intelligence Artificielle Année 2020

National audienc

Gestion et visualisation de données hétérogènes multidimensionnelles : application PLM à la neuroimagerie

Neuroimaging domain is confronted with issues in analyzing and reusing the growing amount of heterogeneous data produced. Data provenance is complex – multi-subjects, multi-methods, multi-temporalities – and the data are only partially stored, restricting multimodal and longitudinal studies. Especially, functional brain connectivity is studied to understand how areas of the brain work together. Raw and derived imaging data must be properly managed according to several dimensions, such as acquisition time, time between two acquisitions or subjects and their characteristics. The objective of the thesis is to allow exploration of complex relationships between heterogeneous data, which is resolved in two parts : (1) how to manage data and provenance, (2) how to visualize structures of multidimensional data. The contribution follow a logical sequence of three propositions which are presented after a research survey in heterogeneous data management and graph visualization.The BMI-LM (Bio-Medical Imaging – Lifecycle Management) data model organizes the management of neuroimaging data according to the phases of a study and takes into account the scalability of research thanks to specific classes associated to generic objects. The application of this model into a PLM (Product Lifecycle Management) system shows that concepts developed twenty years ago for manufacturing industry can be reused to manage neuroimaging data. GMDs (Dynamic Multidimensional Graphs) are introduced to represent complex dynamic relationships of data, as well as JGEX (Json Graph EXchange) format that was created to store and exchange GMDs between software applications. OCL (Overview Constraint Layout) method allows interactive and visual exploration of GMDs. It is based on user’s mental map preservation and alternating of complete and reduced views of data. OCL method is applied to the study of functional brain connectivity at rest of 231 subjects that are represented by a GMD – the areas of the brain are the nodes and connectivity measures the edges – according to age, gender and laterality : GMDs are computed through processing workflow on MRI acquisitions into the PLM system. Results show two main benefits of using OCL method : (1) identification of global trends on one or many dimensions, and (2) highlights of local changes between GMD states.La neuroimagerie est confrontée à des difficultés pour analyser et réutiliser la masse croissante de données hétérogènes qu’elle produit. La provenance des données est complexe – multi-sujets, multi-analyses, multi-temporalités – et ces données ne sont stockées que partiellement, limitant les possibilités d’études multimodales et longitudinales. En particulier, la connectivité fonctionnelle cérébrale est analysée pour comprendre comment les différentes zones du cerveau travaillent ensemble. Il est nécessaire de gérer les données acquises et traitées suivant plusieurs dimensions, telles que le temps d’acquisition, le temps entre les acquisitions ou encore les sujets et leurs caractéristiques. Cette thèse a pour objectif de permettre l’exploration de relations complexes entre données hétérogènes, ce qui se décline selon deux axes : (1) comment gérer les données et leur provenance, (2) comment visualiser les structures de données multidimensionnelles. L’apport de nos travaux s’articule autour de trois propositions qui sont présentées à l’issue d’un état de l’art sur les domaines de la gestion de données hétérogènes et de la visualisation de graphes.Le modèle de données BMI-LM (Bio-Medical Imaging – Lifecycle Management) structure la gestion des données de neuroimagerie en fonction des étapes d’une étude et prend en compte le caractère évolutif de la recherche grâce à l’association de classes spécifiques à des objets génériques. L’implémentation de ce modèle au sein d’un système PLM (Product Lifecycle Management) montre que les concepts développés depuis vingt ans par l’industrie manufacturière peuvent être réutilisés pour la gestion des données en neuroimagerie. Les GMD (Graphes MultidimensionnelsDynamiques) sont introduits pour représenter des relations complexes entre données qui évoluent suivant plusieurs dimensions, et le format JGEX (Json Graph EXchange) a été créé pour permettre le stockage et l’échange de GMD entre applications. La méthode OCL (Overview Constraint Layout) permet l’exploration visuelle et interactive de GMD. Elle repose sur la préservation partielle de la carte mentale de l’utilisateur et l’alternance de vues complètes et réduites des données. La méthode OCL est appliquée à l’étude de la connectivité fonctionnelle cérébrale au repos de 231 sujets représentées sous forme de GMD – les zones du cerveau sont représentées par les noeuds et les mesures de connectivité par les arêtes – en fonction de l’âge, du genre et de la latéralité : les GMD sont obtenus par l’application de chaînes de traitement sur des acquisitions IRM dans le système PLM. Les résultats montrent deux intérêts principaux à l’utilisation de la méthode OCL : (1) l’identification des tendances globales sur une ou plusieurs dimensions et (2) la mise en exergue des changements locaux entre états du GMD

Un modèle d'environnement pour la simulation multiniveau - Application à la simulation de foules

Cette thèse propose un modèle organisationnel et holonique de l'environnement pour la simulation des déplacements de piétons dans des bâtiments. Une foule de piétons peut être considérée comme un système composé d'un grand nombre d'entités en interaction, dont la dynamique globale ne peut se réduire à la somme des comportements de ses composants. La simulation multiniveau fondée sur les modèles multiagents holoniques constitue une approche permettant d'analyser la dynamique de tels systèmes. Elle autorise leur analyse en considérant plusieurs niveaux d'observation (microscopique, mésoscopique et macroscopique) et prend en compte les ressources de calcul disponibles. Dans ces systèmes, l'environnement est considéré comme l'une des parties essentielles. La dynamique des piétons composant la foule est alors clairement distinguée de celle de l'environnement dans lequel ils se déplacent. Un modèle organisationnel décrivant la structure et la dynamique de l'environnement est proposé. L'environnement est structurellement décomposé en zones, sous-zones, etc. Les organisations et les rôles de cet environnement sont projetés dans une société d'agents ayant en charge de simuler la dynamique de l'environnement et les différentes missions qui lui sont classiquement assignées dans les systèmes multiagents. Ce modèle précise également les règles de passage entre deux niveaux d'observation. Ainsi, chaque agent appartenant au modèle de l'environnement tente d'utiliser une approximation des comportements de ses sous-zones afin de limiter la consommation de ressources durant la simulation. La qualité de l'approximation entre ces deux niveaux d'observation est évaluée avec des indicateurs énergétiques. Ils permettent de déterminer si l'agent approxime correctement les comportements des agents associés aux sous-zones. En sus du modèle organisationnel et holonique proposé, nous présentons un modèle concret de la simulation de voyageurs dans un terminal d'aéroport. Ce modèle concret est implanté sur les plateformes JaSIM et Janus.This work presents a holonic organizational model of the environment for the simulation of pedestrians in buildings. A crowd of pedestrians is considered as a system composed of a large number of interacting entities. The global dynamics of this system cannot be reduced to the sum of the behaviors of its components, Multilevel simulation based on holonic multiagent models is one approach to analyze the dynamics of such systems. It allows their analysis by considering several levels of observation (microscopic, mesoscopic and macroscopic) and the available computing resources. In these systems, the environment is considered as an essential part. The behavior of the crowd is clearly distinguished from the behavior of the environment in which the pedestrians move. An organizational model is proposed to describe the structure and the dynamics of the indoor environment. This environment is structurally divided into areas, sub-areas, etc. Organizations and roles are mapped into a society of agents in charge of simulating the dynamics of the environment and their various missions in multiagent systems. This model also specifies the rules for changing the level of observation dynamically. Thus, each agent belonging to the model of the environment tries to use an approximation of behaviors of its sub-zones, and at the same time to minimize the resource consumption. The quality of the approximation between these two levels is evaluated with energy-based indicators. They help to determine if the agent approximates the behaviors of its sub-agents correctly. In addition to the organizational and holonic model proposed in this work, we present a concrete model of the simulation of passengers in an airport terminal. This concrete model is implemented on the platforms JaSIM and Janus.BELFORT-UTBM-SEVENANS (900942101) / SudocSudocFranceF