Sélection des nœuds dans les réseaux de capteurs sans fil avec récolte d'énergie

RÉSUMÉ L’utilisation des réseaux de capteurs sans fil avec récolte d’énergie est une technologie de communication sans fil émergente avec une large variété d’applications telles que la surveillance de l’environnement. Maximiser le nombre d’échantillons prélevés par le collecteur de données à partir des capteurs est une approche clé afin de minimiser les incertitudes de mesure pour ces applications. Le système considéré dans le présent mémoire considère le problème de sélection des noeuds dans les réseaux de capteurs sans fil avec récolte d’énergie afin de maximiser le nombre de capteurs sélectionnés dans un scénario de liaison montante sujet aux contraintes de satisfaction d’un seuil de rapport signal sur bruit requis à la réception. Ce réseau se compose d’un ensemble de capteurs récolteurs d’énergie et un collecteur de données non-récolteur d’énergie, équipé de plusieurs antennes et responsable de la réception des données transmises par les capteurs. En utilisant un récepteur par forçage à zéro (ZF), le collecteur de données sélectionne le plus grand nombre de noeuds possible pouvant transmettre afin de maximiser la quantité reçue de l’information, tout en satisfaisant leurs contraintes de qualité de service (QoS) en terme de rapport signal-sur-bruit. Le problème est formulé comme un programme non linéaire en nombres entiers. On a également prouvé la NP-difficulté du problème. Bien que le nombre optimal de capteurs sélectionnés peut être obtenu par la recherche exhaustive, il est difficile de mettre en oeuvre cette approche dans la pratique en raison de sa complexité prohibitive. Ainsi, deux algorithmes heuristiques et efficaces en termes de complexité et performance sont proposés pour résoudre ce problème. Les résultats des simulations montrent les bonnes performances des algorithmes proposés et illustrent leur capacité d’adaptation et d’efficacité dans le contexte de la récolte d’énergie. Une étude d’équité est également réalisée afin d’évaluer l’équité des algorithmes développés et d’améliorer leurs performances sur ce niveau. Les résultats numériques montrent l’efficacité des améliorations d’équité proposées. Mots clés : récolte d’énergie, sélection des noeuds, réseaux de capteurs sans fil, récepteur « zero-forcing », NP-difficulté, équité.----------ABSTRACT The use of energy harvesting wireless sensor networks is an emerging wireless communication technology with a wide range of applications such as environment monitoring. Maximizing the number of samples collected by the sink from sensors is a key approach in order to minimize uncertainties for those applications. The considered system in this work consists of an uplink scenario with energy harvesting sensors communicating with a non-energy harvesting sink, equipped with multiple antennas, receiving data forwarded by the sensors. Using a zero-forcing (ZF) receiver, the data collector (i.e., sink) selects the largest possible set of transmitting sensor nodes to maximize the received quantity of information, while satisfying their signal-to-noise ratio quality of service (QoS) constraints. This work presents efficient and simple energy harvesting node selection algorithms in energy harvesting wireless sensor networks in order to maximize the number of selected sensors. The problem formulated as an integer non-linear program, is proved to be NP-hard. Although the optimal number of sensors can be found by exhaustive search, it is difficult to implement this approach in practice due to its prohibitive complexity. Thus, two low complexity and efficient heuristic algorithms are proposed to perform node selection decisions. Simulation results show the performance of the proposed algorithms and illustrate their adaptability and efficiency in the energy harvesting context. A fairness study is also performed in order to evaluate the fairness of the developed algorithms and improve their performances in this context. The numerical results show the efficiency of the proposed fairness improvements. Index Terms: energy harvesting (EH), node selection, wireless sensor networks, zero-forcing (ZF) receiver, NP-hardness, fairness

Conception d'une plateforme d'Animats destinée à l'étude d'aglgorithmes d'apprentissage appliqués à la survie en environnement réel

RÉSUMÉ Le présent mémoire résume les travaux de maîtrise réalisés dans l’optique de proposer une plateforme de déploiement et d’analyse d’algorithmes d’apprentissage appliqués aux animats. Les animats désignent des agents minimalement équipés aussi bien sur le plan mécanique qu’en termes de puissance de calcul. Néanmoins, la théorie gravitant autour de l’étude de ces entités vise à mettre en avant des méthodes d’apprentissages permettant à ceux-ci d’évoluer à partir de ce qu’ils auront appris de leur expérience dans l’environnement. À l’image des êtres vivants, les différences de perception du milieu environnant devraient permettre de voir naître des particularités et des comportements différents pour chacun d’entre eux. Par ailleurs, ces animats devraient avoir la faculté de pouvoir communiquer entre eux dans le but de permettre, s’ils le désirent, de pouvoir partager de l’information et de se servir d’une connaissance et d’un apprentissage communs pour assouvir ce qui devrait être leur principal objectif : survivre dans leur environnement. Le domaine de recherche des animats comprend aussi bien l’étude des animats simulés que celle des animats réels. Alors que le premier permet un déploiement facilité par l’abstraction rendue possible par les langages de haut niveau, la nécessité de devoir simuler un environnement avec l’ensemble de ses singularités induit une erreur de modélisation qui n’existe pas lorsque les animats sont physiquement réalisés. Par conséquent, si une telle plateforme était disponible, il serait alors seulement nécessaire de se concentrer sur les algorithmes d’apprentissage plutôt que sur des problèmes de modélisation. Par ailleurs, bien souvent, des algorithmes puissants lors des simulations se retrouvent inadaptés pour des problèmes réels de par le manque de fidélité entre l’environnement simulé et réel. Notamment, qu’adviendrait-il si un capteur devenait défectueux? Si une situation inconnue était rencontrée? Si le bruit ou la précision des capteurs avait mal été modélisés?Dans ce contexte, nous proposons d’étudier et de concevoir ce qui sera la base d’une plateforme de développement et d’analyse d’algorithmes d’apprentissage. À la différence des plateformes existantes, la principale originalité de cette plateforme réside dans la prise en compte des problèmes énergétiques. En effet, pour pouvoir survivre l’animat devrait être capable d’estimer et de prévoir ses dépenses énergétiques présentes et futures et de les prendre en considération dans le choix des tâches à effectuer.----------ABSTRACT This master’s thesis summarizes the achievements realized towards proposing a platform for deployment and analysis of machine learning algorithms applied to animats. Animats are agents minimally equipped on the mechanical plan as well as in terms of computing power. Nevertheless, the theory describing the study of these entities aims at discovering learning methods allowing them to evolve using what they learnt from their experience in the environment. Just like human beings, differences in perception of the surrounding environment should allow peculiarities and several behaviors for each of them. Besides, these animats should be able to communicate between them so as to allow, if needed, to share information and to use common knowledge and learning in order to succeed in what should be their main objective: survive in their environment. The research field of animats includes the study of simulated and real animats. While the former allows a facilitated deployment due to the abstraction made possible by high-level languages, the necessity to emulate an environment with all peculiarities can lead to modeling errors that may be avoided when animats are physically built. Consequently, if such a platform was available, it would only be necessary to focus on the learning algorithms rather than on the modelling problems. Besides, very often, powerful algorithms tested on simulation may prove themselves unsuitable for real problems in real environments. For instance, it is hard to predict what would happen if a sensor became defective, if an unexpected situation was met, or if the noise or the precision of the sensors was not properly modeled.In this context, we suggest studying and designing what will be the base of a platform for development and analysis of learning algorithms. Unlike the existing platforms, the main originality of this platform lies in the consideration of energy constraints. Indeed, to enhance its survivability, the animat should be able to estimate and to plan its present and future energy consumption and to consider it in the choices made. Besides, the objective was to design an animat sufficiently equipped to realize simple tasks but relatively primitive to make it necessary to take advantage of algorithmic parades, like for example the pooling of information. Therefore, the computing power embedded in the animat was purposely reduced to force the relocation of processing that proves too complex. On the other hand, a reduced size and a moderate price are necessary features to enable deployment of a colony of animats

Optimisation de l’allocation de ressources dans un réseau de télécommunications par coloration impropre de graphes

RÉSUMÉ : Dans cette thèse, nous traitons le problème d'allocation de ressources pour les réseaux de télécommunications, dont le développement ne cesse de s'intensifier tant la demande en transmission de données est élevée à travers le monde. Malheureusement, ces ressources sont limitées et il devient de plus en plus difficile de satisfaire les besoins des utilisateurs, d'où l'intérêt de mettre en oeuvre des méthodes mathématiques adaptées à cette problématique. De telles techniques ont été développées depuis l'apparition des premiers réseaux dans les années 1970, mais l'évolution de la technologie sans fil et l'amélioration des puissances de calculs informatiques nécessitent de constamment mettre à jour les modèles utilisés, ainsi que les méthodes pour les résoudre; cette thèse s'inscrit dans cette dynamique. Nous proposons ici un nouveau modèle d'assignation de canaux qui suppose l'existence d'une entité capable de centraliser les données recueillies au niveau des usagers, à l'échelle métropolitaine. En particulier, nous proposons de maximiser le nombre d'usagers pouvant être connectés simultanément au réseau. Nous verrons en quoi ce modèle est nouveau mais tout à fait réaliste compte tenu des modèles existants. L'un des aspects originaux de cette thèse est le fait de remettre la théorie des graphes au goût du jour pour traiter ce problème d'affectation. Les notions de stabilité et de coloration impropre sont en effet intimement liées à ce problème. Nous verrons également qu'une généralisation de la fonction de Lovasz permet de dériver une borne supérieure sur l'objectif, plus serrée que la relaxation linéaire du modèle en nombres entiers associé. La théorie des graphes est un outil de modélisation très puissant, intimement liée à l'algorithmique inhérente aux problèmes combinatoires complexes. Nous verrons comment prendre à contre-pied l'explosion combinatoire de ce problème NP-difficile sans compromettre la qualité des solutions obtenues, en généralisant les notions de degré et de degré de saturation d'un sommet, à la base des heuristiques de coloration les plus populaires. Les algorithmes développés seront analysés théoriquement via les notions de complexité, de garantie et de plus petit graphe sous-optimal, mais aussi numériquement: ceux-ci seront comparés aux méthodes d'affectation classiques, à savoir la réutilisation de fréquence fractionnée. Enfin, nous étendrons le modèle proposé sur un horizon de temps, et traiterons le problème lorsque les données ne sont pas entièrement connues à l'avance mais apparaissent au fur et à mesure. En résumé, réseaux de télécommunications, théorie des graphes, algorithmique et explosion combinatoire sont les ingrédients principaux de cette thèse: il s'agit bel et bien de recherche opérationnelle!----------ABSTRACT : Since the 1970's wireless networks have constantly been striving to meet consumers increasing demands, while the necessary resources (electromagnetic frequencies) are becoming increasingly scarce. In this thesis, we address the problem of allocating a channel to a maximum number of mobiles, in order to maximize the number of users that are simultaneously connected to the network. This is a typical assignment problem, for which operations research provides the adequate tools. We propose a new model based on the existence of a calculator capable of dealing with data at a metropolitan scale. Although ambitious, this scheme remains realistic given the latest developments of cloud computing and virtualization technologies. Most importantly, part of the originality of this model is its link with graph theory. We will see how the concepts of stability and improprer weighted coloring are intimately related to the channel assignment problem. Also, we will show how a generalization of Lovasz's function can be used to derive an upper bound on the objective function, tighter than the linear relaxation of the associated integer model. As one knows, a graph theory approach is often related to combinatorics and its difficulties, namely the combinatorial explosion of any NP-hard problem. We will see how to cope with this aspect, at the crossroads between fundamental and applied research. In particular, we will generalize the concepts of degree and saturation degree of a vertex, which are essential components of most of the popular vertex coloring heuristics. The proposed algorithms are analyzed both theoretically - through computational complexity, performance guarantee and smallest suboptimal graphs -, and numerically: a set of test results are reported in which the heuristics are compared to classical allocation techniques based on fractional frequency reuse. Last but not least, the model is extended over a rolling horizon and on-line algorithms are proposed to tackle the problem when data is not known in advance but appears iteratively. In summary, wireless networks, graph theory, algorithms and combinatorial explosion are the main ingredients to this thesis, which definitely lies in the scope of operations research

Actes de l'Ecole d'Eté Temps Réel 2005 - ETR'2005

Pdf des actes disponible à l'URL http://etr05.loria.fr/Le programme de l'Ecole d'été Temps Réel 2005 est construit autour d'exposés de synthèse donnés par des spécialistes du monde industriel et universitaire qui permettront aux participants de l'ETR, et notamment aux doctorants, de se forger une culture scientifique dans le domaine. Cette quatrième édition est centrée autour des grands thèmes d'importance dans la conception des systèmes temps réel : Langages et techniques de description d'architectures, Validation, test et preuve par des approches déterministes et stochastiques, Ordonnancement et systèmes d'exploitation temps réel, Répartition, réseaux temps réel et qualité de service

Du placement des services à la surveillance des services dans les réseaux 5G et post-5G

5G and beyond 5G (B5G) networks are expected to accommodate a plethora of network services with diverse requirements using a single physical infrastructure. Hence, the ``one-size fits all'' paradigm that characterized the 4th generation of wireless networks is no longer suitable. By leveraging the last advent of Network Function Virtualization (NFV) and Software-Defined Networking (SDN), Network Slicing (NS) is considered as one of the key enablers of this paradigm shift. NS will enable the coexistence of heterogeneous services by partitioning the physical infrastructure into a set of virtual networks ''(the slices)'', each running a particular service. Besides, NS offers more flexibility and agility in business operations.Despite the advantages it brings, NS raises some technical challenges. The placement of network slices is one of them, it is known in the literature as the Virtual Network Embedding Problem (VNEP), and it is an NP-Hard problem. Therefore, the first part of this thesis focuses on unveiling the potential of Deep Reinforcement Learning (DRL) and Graph Neural Networks (GNNs) to solve the network slice placement problem and overcome the limitations of existing methods. Two approaches are considered: The first one aims to learn automatically how to solve the VNEP. Instead of putting any constraint on the topology of the physical infrastructure or extracting features manually, we formulate the task as a reinforcement problem, and we use a graph convolutional-based neural architecture to learn how to find an optimal solution. Next, instead of training a DRL agent from scratch to find the optimal solution, a process that may result in unsafe training, we train it to reduce the optimality gap of existing heuristics. The motivation behind this contribution is to ensure safety during the training of the DRL agent.The placement of the slices is not the only challenge raised by NS. Once the slices are placed, monitoring the status of network slices becomes a priority for both network slices' tenants and providers in order to ensure that Service Level Agreements (SLAs) are not violated. In the second part of this thesis, we propose to leverage machine learning techniques and network tomography to monitor the network slices. Network Tomography (NT) is defined as a set of methods that aim to infer unmeasured network metrics using an end-to-end measurement between monitors.We focus on two main challenges. First, on the inference of slices metrics based on some end-to-end measurements between monitors, as well as on the efficient monitor placement. For the inference, we model the task as a multi-output regression problem, which we solve using neural networks. We propose to train on synthetic data to augment the diversity of the training data and avoid the overfitting issue. Moreover, to deal with the changes that may occur either on the slices we monitor or the topology on top of which they are placed, we use transfer learning techniques.Regarding the monitor's placement problem, we consider a special case where only cycles' probes are allowed. The probing cycle schemes have a significant advantage compared to regular paths since the source probe is actually the destination, which reduces the synchronization problems. We formulate the problem as a variant of the Minimum Set Cover problem. Owing to its complexity, we introduce a standalone solution based on GNNs and genetic algorithms to find a trade-off between the quality of monitors placement and the cost to achieve it.Les réseaux 5G et au-delà sont destinés à servir un large éventail de services réseau aux besoins très disparates tout en utilisant la même infrastructure physique. En scindant l'infrastructure physique en un ensemble de réseaux virtuels, chacun exploitant un service spécifique, le Network Slicing (NS) permettra la coexistence de ces services. En dépit de ses avantages, le NS est complexe d'un point de vue technique puisqu'il s'agit d'un problème NP-hard. La première section de la thèse explore le potentiel de l'apprentissage par renforcement profond (DRL) basé sur des graphes de réseaux neuronaux pour résoudre le problème du placement des tranches de réseau et remédier aux limites des techniques existantes. Deux approches sont proposées : la première consiste à apprendre à résoudre automatiquement le problème du placement. Plutôt que de se limiter à la topologie de l'infrastructure physique ou à extraire manuellement des caractéristiques, le problème est formulé sous la forme d'un processus de décision markovien qui est résolu à l'aide d’un réseau de neurones convolutif à base de graphes pour apprendre à découvrir une solution optimale. Ensuite, plutôt que de former un agent DRL de zéro pour identifier la meilleure solution, ce qui pourrait entraîner un défaut de fiabilité, un agent est présenté pour réduire l'écart d'optimalité des heuristiques existantes. Une fois les tranches placées, la surveillance de l'état des tranches de réseau devient une priorité pour s'assurer que les SLAs sont respectés. Ainsi, dans la deuxième partie de la thèse, il est proposé d'utiliser des techniques d'apprentissage automatique et la tomographie réseau (NT) pour surveiller les tranches de réseau. Il y a deux problèmes majeurs à prendre en compte. Premièrement, les métriques de slices sont déduites sur la base de diverses mesures de bout en bout entre les moniteurs, ainsi que du placement efficace des moniteurs. Des réseaux neuronaux sont utilisés pour traiter l'inférence des métriques. Une approche d'apprentissage par transfert est également utilisée pour faire face aux changements qui peuvent se produire sur les slices surveillés ou sur la topologie physique sur laquelle elles sont placées. Des sondes cycliques sont envisagées pour le problème du placement des moniteurs. Le problème est formulé comme une variante du problème de couverture par ensembles. En raison de sa complexité, il est proposé d'introduire une solution autonome basée sur des réseaux neuronaux à base de graphes (GNN) et des algorithmes génétiques pour trouver un compromis entre la qualité du placement des moniteurs et le coût pour y parvenir

Le code à effacement Mojette : Applications dans les réseaux et dans le Cloud

Dans ce travail, je présente l'intérêt du code correcteur à effacement Mojette pour des architectures de stockage distribuées tolérantes aux pannes. De manière générale, l'approche par code permet de réduire d'un facteur 2 le volume de données stockées par rapport à l'approche standard par réplication qui consiste à copier la donnée en autant de fois que l'on suppose de pannes. De manière spécifique, le code à effacement Mojette présente les performances requises pour la lecture et l'écriture de données chaudes i.e très régulièrement sollicitées. Ces performances en entrées/sorties permettent par exemple l'exécution de machines virtuelles sur des données distribuées par le système de fichier RozoFS. En outre, j'effectue un rappel de mes contributions dans le domaine des réseaux auto-organisés de type P2P et ad hoc mobile en présentant respectivement les protocoles P2PWeb et MP-OLSR. L'ensemble de ce travail est le fruit de 5 encadrements doctoraux et de 3 projets collaboratifs majeurs

Modélisation et optimisation de l'interaction entre véhicules électriques et réseaux d'électricité : apport de la théorie des jeux

This thesis studies the technical and economical interaction between electric vehicles and electrical networks. The recent development of electric mobility leads to the analysis of potential impacts of electric vehicle charging on the electrical networks, but also to the possible support that these particular electric consumers could provide in the future smart grids. In this direction, most of the results given in this thesis also apply to a washing machine, a water-heater, a TV, as soon as these equipments are capable of being smart! When the decisions of flexible electric consumers interact, the considered framework naturally offers a unique exercise area for the tools of game-theory. The interpretation is straightforward when the considered problem is strategic by definition, but these tools allow also shedding light on other aspects: algorithmic coordination, information exchange, etc. The description of the benefits of using game-theory in this context is the aim of this work. This is done according to three aspects. In these three directions, a particular attention is drawn to the case of rectangular charging profiles, which are very practical, but often ignored by the literature. First, algorithmic issues arise when coordinating the charging of electric vehicles in a same area of the electrical network. A charging algorithm is proposed and analyzed. This is done by studying an underlying auxiliary game. This game is proved to belong to the class of potential games under very general physical and economic assumptions. In turn, it inherits from the strong properties of this class of games, namely convergence and an efficiency result in the case of a large number of electric vehicles. Considering information exchange, a model is proposed to design a good communication scheme between an operator of the electrical system and an electric vehicle. Both agents have an interest in exchanging information to schedule optimally the charging profile of the electric vehicle but they do not share the same objective. This framework is closely related to Cheap-talk in game theory and to quantization in signal processing. Amongst others, this work explains interesting connections between both topics. Furthermore, a method, which is used offline, is given to obtain a good communication mechanism between both agents. Finally, game theory is used in its traditional form, studying the strategic interaction when groups of a large number of electric vehicles – seen as fleets – coexist with individual vehicles. This allows the application of the very recent concept of composite games. In the three parts of the work, simulations are conducted in a French realistic distribution network, which could be the first part of the electrical system severely impacted by a non-coordinated charging. This highlights the robustness of rectangular charging profiles against forecasting errors on the parameters of the models.Cette thèse étudie l'interaction technico-économique entre véhicules électriques et réseaux d'électricité. Le développement récent de la mobilité électrique invite en effet à analyser les impacts potentiels de la recharge de ces véhicules sur les réseaux électriques, mais aussi le soutien que ceux-ci pourraient apporter dans les réseaux du futur. Ce travail s'inscrit résolument dans le cadre des réseaux d'électricité intelligents ; la plupart des résultats de cette thèse s'appliquent tout aussi bien à un lave-linge, un chauffe-eau, une télévision tant que l'on leur prête la capacité d'intelligence ! Dès lors que les décisions des consommateurs électriques flexibles interagissent, ce cadre d'étude offre un terrain de jeu propice aux outils de théorie des jeux. Ceux-ci ont un apport direct lorsque le problème considéré a un fondement stratégique, mais leur application permet aussi de proposer des solutions sur des aspects où la théorie des jeux n'est pas forcément attendue : algorithmique, dans l'échange d'information entre acteurs, etc. La description de cet apport est l'objet principal de ce travail de thèse et se décompose en trois parties. En fil rouge, le cas des profils de charge rectangulaires – soutenus par de nombreux arguments pratiques mais souvent délaissés par les chercheurs – est analysé. En premier lieu, des questions algorithmiques se posent pour coordonner la charge de véhicules électriques dans un même périmètre du système électrique. Proposant et étudiant un algorithme de coordination, il est montré comment les propriétés fondamentales de celui-ci - sa convergence, l'efficacité de ses points de convergence – peuvent être déduite d'un jeu auxiliaire sous-jacent. L'analyse de ce jeu est faite en montrant qu'il appartient à la classe des jeux de potentiel, sous des hypothèses physiques et économiques très générales. Sur le plan de l'échange d'information, un modèle est proposé pour réfléchir à la bonne communication entre un opérateur du réseau et un véhicule. Ces deux agents ont intérêt à communiquer pour planifier la charge intelligente du véhicule électrique, mais ont des objectifs distincts. Ce cadre est très proche du Cheap-talk en théorie des jeux, mais aussi de la problématique de la quantification en traitement du signal. Ce travail tisse au passage des liens entre ces sujets. Il propose aussi une méthode pour que l'agent du réseau et le véhicule s'accordent hors-ligne sur un bon mécanisme d'échange d'information. Enfin, la théorie des jeux est appliquée dans un cadre plus habituel, pour analyser le jeu des acteurs. Ceci est fait quand des ensembles de véhicules de taille importante, vus comme des flottes, cohabitent avec des véhicules individuels. Ceci offre un terrain de jeu applicatif aux outils très récents des jeux composites. Dans ces trois directions de recherche, des simulations sont effectuées dans le cadre d'un réseau de distribution d'électricité, maille du système électrique qui pourrait vivre des impacts significatifs si la charge est non-coordonnée. En particulier, elles montrent la robustesse des méthodes proposées face aux incertitudes sur les données lorsque des profils de charge rectangulaires sont considérés

Projections et distances discrètes

Le travail se situe dans le domaine de la géométrie discrète. La tomographie discrète sera abordée sous l'angle de ses liens avec la théorie de l'information, illustrés par l'application de la transformation Mojette et de la "Finite Radon Transform" au codage redondant d'information pour la transmission et le stockage distribué. Les distances discrètes seront exposées selon les points de vue théorique (avec une nouvelle classe de distances construites par des chemins à poids variables) et algorithmique (transformation en distance, axe médian, granulométrie) en particulier par des méthodes en un balayage d'image (en "streaming"). Le lien avec les séquences d'entiers non-décroissantes et l'inverse de Lambek-Moser sera mis en avant

Les robots et l'Empire du droit. Forces et limites de la gouvernance par le droit pour l'encadrement normatif du développement de la robotique interactive

L’avènement de certaines technologies comme les biotechnologies ou les nanotechnologies a entraîné de nombreux impacts tant positifs que négatifs à l’encontre de divers enjeux techniques, sécuritaires, économiques, éthiques, légaux et sociaux. Compte tenu des récentes avancées réalisées dans les domaines de l’intelligence artificielle et de la microélectronique, le développement de robots destinés à interagir de plus en plus avec les humains apparaît lui aussi soulever une pluralité d’enjeux à titre de technologie de rupture. De fait, le développement de robots interactifs dotés d’un degré d’autonomie décisionnelle de plus en plus complexe soulève de nombreuses incertitudes quant aux impacts qu’ils pourraient entraîner et suscite ainsi de nombreuses réflexions sur leur encadrement normatif. Au cœur de ces réflexions, nous retrouvons un questionnement sur la capacité du droit comme mode de gouvernance à encadrer les enjeux concernés par l’essor de la robotique interactive. En guise de réponse, le soft law est régulièrement invoqué dans la littérature juridique sur la régulation du développement technologique, puisqu’il offrirait une alternative plus efficace compte tenu de sa flexibilité et de son adaptabilité. Le développement de la robotique interactive ne fait pas exception à cette réaction, alors que plusieurs acteurs publics et privés proposent de recourir à des chartes éthiques, des lignes directrices et d’autres types de normes pour mieux prendre en compte les différents enjeux soulevés. Le recours à ces formes alternatives de régulation sociale qu’offre le soft law permettrait ainsi d’assurer un développement plus socialement responsable de robots interactifs. Or, la transposition du constat de l’insuffisance des cadres juridiques effectué pour le développement technologique à celui de la robotique interactive interpelle la nécessaire analyse des forces et des limites autant du droit dur traditionnel (hard law) que celles du soft law à titre de modes de gouvernance sociale. C’est dans cette optique que cette thèse entend contribuer à la réflexion amorcée sur la régulation du développement de la robotique, en examinant jusqu’à quel point la gouvernance qu’offre le droit peut effectivement encadrer les enjeux soulevés par l’essor de robots de plus en plus autonomes. Pour ce faire, le recours à un cadre théorique permettant d’analyser la capacité effective du droit comme mode de gouvernance du développement technologique, et plus particulièrement celui de la robotique, est essentiel. Dans un premier temps, notre cadre théorique situe, puis caractérise les différents champs normatifs du droit comme mode de gouvernance en les catégorisant sous trois formes particulières : le droit dur, le droit souple et le droit mou. Cette cartographie de la normativité du droit comme mode de gouvernance s’inspire ainsi des travaux de C. Thibierge et de l’étude annuelle du Conseil d’État français sur le droit souple. Dans un second temps, notre cadre théorique permet d’examiner la capacité effective du droit comme mode de gouvernance à encadrer l’essor de la robotique en recourant à deux critères d’analyse : (1) son efficacité réelle à prendre en compte les impacts entraînés par le développement de robots interactifs à l’égard des différents enjeux qu’il soulève et (2) son efficacité normative à assurer une légitimité et une adhésion auprès des destinataires visés. La seconde partie du cadre théorique présente ainsi une grille d’analyse d’impacts du développement de la robotique et de la capacité effective du droit à les encadrer, qui se base notamment sur les différents travaux menés par J. Lenoble en matière de gouvernance et par C. Thibierge sur le concept de force normative. Cette thèse permet ainsi d’examiner de quelle manière les trois formes dure, souple et molle du droit mobilisé comme mode de gouvernance peuvent encadrer de manière effective les différents enjeux soulevés par le développement de la robotique interactive. Notre appliquerons d’abord dans un second chapitre notre grille d’analyse à différents dispositifs juridiques du droit dur et souple, notamment reliés au droit réglementaire, à la responsabilité civile et à la protection des renseignements personnels. Le recours à notre grille d’analyse permettra ainsi d’examiner les forces et les limites des normes juridiques de droit dur et souple à encadrer certains enjeux spécifiques, tels que la sécurité humaine et la vie privée, soulevés par le développement actuel et futur de robots interactifs. Nous appliquerons ensuite cette même grille d’analyse dans un troisième chapitre à divers instruments normatifs, comme des codes de conduite et des lignes directrices provenant d’acteurs publics et privés ou encore la Déclaration de Montréal sur le développement responsable de l’intelligence artificielle, qui se rattachent tous à la catégorie du droit mou. Ce faisant, le recours à notre grille d’analyse nous permettra d’illustrer l’ampleur des enjeux sociaux ciblés par le droit mou, de même que leurs différentes limites, lorsque certains instruments normatifs sont mobilisés pour réguler le développement de robots interactifs. De cette manière, cette thèse offre un diagnostic normatif des forces et limites des trois formes de droit mobilisées pour gouverner l’essor de robots interactifs en tenant compte de leur efficacité réelle pour ce faire, ainsi que de leur efficacité normative. L’analyse précise ainsi de quelle manière les normes issues des formes dure, souple et molle du droit peuvent travailler en synergie pour assurer un développement technologique responsable, qui tient compte des différents impacts et enjeux soulevés. Par le fait même, cette thèse ouvre le champ à une réflexion approfondie sur les conditions propices à la mise en œuvre d’une gouvernance par le droit du développement technologique.Abstract: The development of emerging technologies, such as biotechnology and nanotechnology, has caused various positive and negative impacts regarding technical, health and safety, environemental, economical, ethical, legal, and social issues. Given the recent advances in artificial intelligence and microelectronics, robots designed to interact in numerous ways with humans will likely generate the same issues and thus possibly become the next disruptive technology. The development of interactive robots which incorporate an increasingly complex degree of decisional autonomy raise several uncertainties and many consider current legal frameworks inadequate to effectively regulate them. More specifically, these reflections bring the focus on the capacity of the law to govern the issues generated by the rise of interactive robotics. In this context, soft law is often called upon by the legal litterature to regulate technological development, as it provides a flexible and adaptative approach judged more suitable to emerging technologies. Interactive robotics is no different from other disruptive technologies such as nanotechnology or biotechnology and thus, many public and private actors have invoked ethical charters, guidelines and different alternative norms to specifically regulate the various issues raised by social robots. In doing so, the use of soft law as a normative alternative would provide a more socially responsible development of interactive robotics. However, the answer provided by these alternative norms challenges the traditional role of hard law and thus postulates that legal norms are insufficient to regulate interactive robotics. By doing so, this normative stance mobilizes the necessary analysis of the strenghts and limits of hard law and soft law as social modes of governance. In this context, this thesis will contribute to the emerging reflection on the regulation of interactive robotics by examining to what extent the law as a social mode of governance can effectively regulate the numerous issues raised by the rise of autonomous interactive robots. It is thus necessary to mobilize a theoretical framework to analyse the effective capacity of the law as a social mode of governance to regulate the technological development and more specifically the development of interactive robotics. This framework is detailed in the first chapter of the thesis. In the first part of the first chapter, our theoretical framework identifies and characterizes the normative fields related to the concept of law as a social mode of governance, which comprises three different forms: hard law (droit dur), legally recognized soft law (droit souple), and non legally recognized soft law (droit mou). This normative cartography draws on the French annual study from the Conseil d’État on soft law and the theoretical works from Catherine Thibierge on the normativity of the law. In the second part of the first chapter, our theoretical framework provides two analytical criteria to analyse the effective capacity of the law as a social mode of governance to regulate the development of interactive robotics: (1) its real effectiveness to take into account the various impacts raised by interactive robots on certain issues; and (2) its normative effectiveness, which is based on the democratic legitimacy of the norms invoked and the normative adherence they can have upon targeted recipients. The second part of our theoretical framework thus provides an analytical grid which can be used to examine the various impacts raised by the development of interactive robotics and analyse the effective capacity of law as a social mode of governance. This analytical grid is grounded on theoritical works on legal governance from J. Lenoble and on the concept of normative force developped by C. Thibierge. Building on this theoretical framework, our thesis will analyse how the three normative forms identified in the law as a social mode of governance can effectively regulate the various issues raised by the development of interactive robotics. In a second chapter, our analytical grid will be used to analyse hard law and legally recognized soft law norms found in regulatory law, civil liability, and personal information protection legislations. The application of our analytical grid will provide an analysis of the strengths and limits of hard law and legally recognized soft law norms invoked to regulate two specific issues raised by the current and future developement of interactive robotics: safety issues and privacy issues. In a third chapter, the same analytical grid will be used to analyse various normative documents, such as ethical charters and guidelines, codes of conducts issued by public and private actors or the Declaration of Montreal on the responsible development of AI, all of which are categorized as non legally recognized soft law instruments. Our analytical grid will provide an analysis of the normative scope these documents provide and their inherent limits to regulate the numerous issues raised by the development of interactive robots. This thesis will thus offer a normative diagnosis of the strengths and limits of both hard and soft legal norms, whether legally recognized or not, that are mobilized as a social mode of governance by examining their real and normative effectiveness to regulate the rise of sophisticated and autonomous interactive robots. Our analysis details in a specific manner how the three different types of hard and soft legal norms can work in synergy to provide a responsible technological development able to consider the impacts and issues generated by the development of interactive robotics. This thesis opens further discussion on how to set out the appropriate conditions to implement a more responsible legal governance of technological development