Interaction Humain - Ordinateur en contexte de comprovisation multimédia

Une mise en contexte présente l’évolution de la prise de décision du créateur dans des environnements où la technologie est sans cesse plus impliquée et autonome. Un survol des techniques génératives, de ses origines en musique jusqu’aux arts numériques, est présenté. Trois œuvres réalisées dans le cadre de ce projet de recherche-création sont ensuite analysées. Les outils et les techniques utilisés pour la réalisation de ces projets à dominante générative sont expliqués et commentés. Verklärter Rohr fait l’objet d’une analyse plus poussée sur l’aspect comprovisationnel de mon travail. Le développement de mon langage audiovisuel tel qu’il se rapporte au concept de synchrèse sera aussi examiné. L’analyse de Machine In The Shell, sert de terrain d’investigation pour expliciter des stratégies de spatialisation et de techniques d’écriture. L’analyse de Gu(I)t(A)rs développe sur l’utilisation de diverses technologies dont le Leap Motion, la synthèse par modélisation physique et l’intelligence artificielle.Questions related to the evolution of creative decision-making are discussed, in relation to technology that is becoming more and more involved. An overview of generative techniques, from its origins in music to contemporary digital arts, is then presented. Then, three works produced as part of this research-creation project are analyzed. The different tools and techniques I used in making these works are explained and commented. Verklärter Rohr is the subject of a more in-depth analysis. The comprovisational angle of my work, as well as the development of my audiovisual language as it relates to the concept of synchresis will be discussed. An analysis of Machine In The Shell explain the strategies of spatialization and writing techniques I used. The analysis of Gu(I)t(A)rs expands on the use of various technologies including Leap Motion, physical modeling synthesis and artificial intelligence

Automates cellulaires non-uniformes

This thesis introduces a new dynamical system which generalizes the cellular automata (CA) : non-uniform cellular automata (nuCA). The nuCAs are obtained by relaxing the spatial uniformity of the local rule of CAs. The global rule is now given by a distribution of local rules. Several classes of nuCAs are defined with respect to restrictions on the distributions. Firstly, nuCAs are used to modelize structural perturbations on CAs. This allows to study the resiliency of CAs in this field. Secondly, the new model is studied for itself. In particular, a characterization of rules distributions inducing some properties (number conserving, surjectivity, injectivity, equicontinuity, ...) are given.Cette thèse introduit un nouveau système dynamique qui généralise les automates cellulaires classiques (CA) : les automates cellulaires non-uniformes (nuCA). Les nuCA sont obtenus en relaxant l'uniformité spatiale de la règle local d'un automate cellulaire, la règle globale est alors obtenu par une distribution de règles locales. Plusieurs classes de nuCA sont identifiées en fonction de restrictions sur les distributions. Dans un premier temps, les nuCA sont utilisés pour modéliser des perturbations structurelles d'un CA. Cette approche permet d'étudier la résilience des CA dans ce cadre. Dans un deuxième temps, le nouveau modèle est étudié pour lui-même. En particulier, des caractérisations sont données sur les distributions de règles qui engendrent certaines propriétés (conservation du nombre, surjectivité, injectivité, équicontinuité, ...)

Approches formelles pour l'analyse de la performabilité des systèmes communicants mobiles (Applications aux réseaux de capteurs sans fil)

Nous nous intéressons à l'analyse des exigences de performabilité des systèmes communicants mobiles par model checking. Nous modélisons ces systèmes à l'aide d'un formalisme de haut niveau issu du p-calcul, permettant de considérer des comportements stochastiques, temporels, déterministes, ou indéterministes. Cependant, dans le p-calcul, la primitive de communication de base des systèmes est la communication en point-à-point synchrone. Or, les systèmes mobiles, qui utilisent des réseaux sans fil, communiquent essentiellement par diffusion locale. C'est pourquoi, dans un premier temps, nous définissons la communication par diffusion dans le p-calcul, afin de mieux modéliser les systèmes que nous étudions. Nous proposons d'utiliser des versions probabilistes et stochastiques de l'algèbre que nous avons défini, pour permettre des études de performance. Nous en définissons une version temporelle permettant de considérer le temps dans les modèles. Mais l'absence d'outils d'analyse des propriétés sur des modèles spécifiés en une algèbre issue du p-calcul est un obstacle majeur à notre travail. La définition de règles de traduction en langage PRISM, nous permet de traduire nos modèles, en modèles de bas niveau supports du model checking, à savoir des chaînes de Markov à temps discret, à temps continu, des automates temporisés, ou des automates temporisés probabilistes. Nous avons choisi l'outil PRISM car, à notre connaissance, dans sa dernière version, il est le seul outil à supporter les formalismes de bas niveau que nous venons de citer, et ainsi il permet de réaliser des études de performabilité complètes. Cette façon de procéder nous permet de pallier à l'absence d'outils d'analyse pour nos modèles. Par la suite, nous appliquons ces concepts théoriques aux réseaux de capteurs sans fil mobiles.We are interested in analyzing the performability requirements of mobile communication systems by using model checking techniques. We model these systems using a high-level formalism derived from the p-calculus, for considering stochastic, timed, deterministic or indeterministic behaviors. However, in the p-calculus, the basic communication primitive of systems is the synchronous point-to-point communication. However, mobile systems that use wireless networks, mostly communicate by local broadcast. Therefore, we first define the broadcast communication into the p-calculus, to better model the systems we study. We propose to use probabilistic and stochastic versions of the algebra we have defined to allow performance studies. We define a temporal version to consider time in the models. But the lack of tools for analyzing properties of models specified with p-calculus is a major obstacle to our work and its objectives. The definition of translation rules into the PRISM language allows us to translate our models in low-level models which can support model checking, namely discrete time, or continuous time Markov chains, timed automata, or probabilistic timed automata. We chose the PRISM model checker because, in our best knowledge, in its latest version, it is the only tool that supports the low-level formalisms that we have previously cited, and thus, makes it possible to realize complete performability studies. This approach allows us to overcome the lack of model checkers for our models. Subsequently, we apply these theoretical concepts to analyse performability of mobile wireless sensor networks.PARIS-CNAM (751032301) / SudocSudocFranceF

Amélioration de la prévision des écoulements turbulents par une approche URANS avancée

Ces travaux de recherche ont pour but d évaluer la méthode dite de la "Simulation auxEchelles Adaptées" (SAS pour Scale-Adaptive Simulation). Cette approche coïncide avec uneapproche RANS classique dans les zones pariétales attachées et adapte le niveau de viscositéturbulente dans les zones décollées pour y permettre une résolution partielle des structures turbulentes.Dans une première partie, une analyse théorique du modèle SAS original a été menéeet a permis de développer une correction visant à favoriser l adaptation du niveau de viscositéturbulente dans les zones sièges d instabilités de type Kelvin-Helmholtz. Le modèle ainsi corrigéest nommé SAS-aL. Les modèles SAS et SAS-aL ont été implantés dans le code de calculNavier-Stokes elsA de l ONERA. À l issue de cette étape, trois cas académiques d écoulementsturbulents instationnaires, cylindre à grand nombre de Reynolds, marche descendante et cavitétranssonique, ont été simulés grâce aux trois modèles de turbulence SST, SAS et SAS-aL. Outreune comparaison aux bases de données expérimentales disponibles, une attention particulièrea été portée à l influence de paramètres numériques tels que des schémas numériques d ordreélevé. Enfin, afin d étudier la viabilité de l approche SAS dans un contexte industriel, les troismodèles de turbulence ont été testés sur une configuration issue de l industrie aéronautique etcorrespondant à la sortie d air chaud d un système de dégivrage des nacelles d avion. La comparaisondes prévisions obtenues avec les modèles SST, SAS et SAS-aL aux données expérimentalesobtenues à l ONERA a permis de montrer un gain de précision grâce à l emploi de l approcheSAS et ce pour un coût de calcul compatible avec un cycle de conception industrielle.This research work is meant to assess an upgraded URANS approach, namely the Scale-Adaptive Simulation (SAS). This method is similar to a conventional RANS approach (namelythe SSTmodel) in attached areas and is able to adapt the eddy-viscosity level in detached areas toensure the resolution, at least partially, of the turbulent structures. In a first part of this researchwork, an improvement of the SAS approach is suggestedto allowa better sensitivity of themodelto instabilities such as Kelvin-Helmholtz ones. This "improved" model is referred to as SAS-aLmodel. Both SAS and SAS-aL models were implemented in the ONERA Navier-Stokes solverelsA and both of themaswell as the SSTmodelwere tested on academic test cases : a cylinder in acrossflowat a high Reynolds number, a backward-facing step flowcorresponding to theDriver&Seegmiller experiment and the transonic flow over the M219 cavity experimentally investigatedby de Henshaw. The influence of the numerical parameters was deeply investigated and particularattention was paid to the high-order space-discretization schemes effects. The reliabilityof the SAS approach in an industrial framework was assessed on an aeronautic configurationnamely a nacelle de-icing device. Comparisons between the threemodels (SST, SAS and SAS-aL)and an experimental database available at ONERA - The French Aerospace Lab have shown thebetter accuracy of the SAS approach as well as the high potential of the SAS-aL model.TOULOUSE-ISAE (315552318) / SudocSudocFranceF

Modélisation de la structure des sols cultivés : intégration de processus physiques et biologiques

We built up the model MOSST, a MOdel of Soil STructure in 3-dimensional and based on voxels. In this model, soil is split in three levels : (i) the voxel one, voxel is a cube that represents the smallest simulated feature. Every voxel holds a state that corresponds to a soil element, e.g. organic matter, void, solid, etc; (ii) the piece level, pieces are cubes of 40 voxels side; (iii) soil block one which gives the shape and size of the simulated environment. To overcome memory constraints while large soil structures are simulated, an encoding of the pieces and a system to dynamically load and unload parts of the environment were implemented. One of the interesting features of MOSST is that it can be initialized using 3D images, e.g. from X-ray tomography, and thus be initialized with a real structuring. MOSST was built in order to be as generic as possible and therefore it may be coupled and adapted to numerous structuring processes. A first coupling was done with a model of earthworm agents which simulates the burrowing and cast production of anecic and endogeic earthworms. This model introduces an innovating system to manage burrow paths which simplifies anecic earthworm implementation and forbids some impossible behaviours such as to burrow inside an existing burrow. A sensitivity analysis of this model showed that earthworm's burrowing speed is a main factor affecting their bioturbation. A first calibration was performed using data available in the literature and data from a study in microcosms on three endogeic earthworms bioturbation (A. caliginosa, A. chlorotica, A. icterica). It was shown that A. chlorotica holds an epi-endogeic behaviour because it bioturbates the soil mostly in the top few centimetres whereas A. icterica has a true endogeic behaviour. To account for tillage impact on soil structure, a field experiment was performed in order to compare soil structure development during tillage steps in a ploughed system. Ploughing led to an increase in soil macroporosity, sowing combined with a rotary harrowing led to a sharp decline in soil macroporosity to a depth of 5-7 cm with a macroporosity deeper in the soil which is smaller than after ploughing. A comparison of soil structure was performed after sowing in three tillage systems : ploughing (P), superficial tillage (ST) and direct seedling (DS). Soil macroporosity was the lowest in DS and was the same within the first 7 cm in P and ST. Deeper in the soil ST is less porous than P. The work carried out is the foundation of a model that aims at simulating soil structure dynamics in various farming practices. The coupling of MOSST with new structuring agents such as compaction due to tillage or root growth is now needed to improve the model. The acquisition of new data is also needed to improve the model of earthworm bioturbation.Le travail de recherche mené au cours de cette thèse a permis de mettre en place le modèle MOSST, un modèle de structure du sol basé sur des voxels et en 3D. Le sol simulé est séparé en trois niveaux : (i) celui des voxels qui sont la plus petite échelle prise en compte dans le modèle ; c'est aussi au niveau des voxels qu'est stockée l'information relative à la structure du sol, chaque voxel possède un état qui correspond à un composant du sol : ex. vides, solides, matières organiques; (ii) celui des pièces qui sont des cubes de 40 voxels de coté et (iii) celui du bloc de sol qui représente (taille et forme) l'ensemble de l'environnement simulé. Pour pallier aux contraintes du stockage informatique de la structure du sol, un système d'encodage a été mis en place ainsi qu'un système de chargement dynamique de la structure qui permet de charger et décharger une partie de la structure virtuelle. Ce modèle à la particularité de pouvoir être initialisé à partir d'images 3D, issues de la tomographie aux rayons X, ce qui permet d'initialiser un sol virtuel avec une structuration réelle. Le modèle MOSST a été conçu pour être le plus générique possible permettant ainsi son adaptation et son évolution en fonction des agents structurants associés. Un premier couplage a été réalisé avec un modèle d'agent ver de terre qui permet de simuler la production de déjections et le creusement de galeries par les vers de terre anéciques et endogés. Ce modèle d'agent ver de terre apporte une innovation importante : un système de gestion des galeries qui guide les vers lorsqu’ils creusent. Il simplifie aussi l’implémentation des anéciques et empêche les agents vers de terre d'avoir des comportements non réalistes tels que recreuser dans leurs propres galeries. Une analyse de sensibilité de ce modèle, a démontré l'importance de la vitesse de creusement dans la simulation de l'activité de bioturbation des vers. Une première calibration a été réalisée à l'aide des données issues de la littérature complétées par des données issues d’une étude en microcosmes sur l'activité de bioturbation de trois vers de terre endogés (A. caliginosa, A. chlorotica, A. icterica). Nous avons montré que A. chlorotica peut être assimilée à une espèce épi-endogée en lien avec son activité principalement localisée sur les premiers centimètres de sol tandis que la bioturbation de A. icterica correspond à celle d’un endogé strict. Afin de rendre compte de l'impact d'outils de travail du sol sur la structure, une expérience en plein champ nous a permis de préciser l’évolution de la structure du sol, au cours des étapes de semis dans un système en labour. Le labour entraîne une augmentation de la porosité, la reprise de labour une décroissance rapide de la porosité jusqu’à environ 5-7 cm et un tassement des couches plus profondes par rapport à la situation post-labour

Métriques d'intégration pour le choix d'architectures dans la conception des systèmes mécatroniques

The integration of mechatronic systems is the main source of their design complexity. Three key types of integration are at stake: multi-domain integration which is intended to synergistically integrate mechanics, electronics, information technology and automation; multi-level integration taking into account the interfaces between the different system abstraction levels, and finally physical integration that aims at embedding a large number of components in an increasingly limited volume. The purpose of our approach is to propose a means of assessing this integration degree in mechatronic systems design, as early as possible in the design cycle. The predesign phase indeed generates numerous architectures that will be shared, analyzed, debated and revised before being assessed in order to select the most relevant one according to the specifications to be met. Designers then require means and effective tools to compare alternative architectures, to justify and trace their design choices and thus facilitate decision-making trade-offs. Based on Model-Based Systems Engineering (MBSE), the metrics we developed aim at evaluating and quantitatively comparing the integration degree of mechatronic architectures, in order to provide systems architects an efficient support to opt for the concept to be selected. The objectives addressed by these metrics are multi-level, multi-domain and physical integrations, as well as the innovation degree and finally the design project implementation of mechatronic systems. These metrics have been implemented in SysML and experimented with a CAD tool (CATIA) on different architectures of two mechatronic systems: a wheel hub motor and a hybrid powertrain. Finally, a method to generate customized metrics has been established to meet industrial needs, by taking into account specificities relating to the culture, organization, strategy of each company and their designers’ knowledge and feedbacks.L’intégration des systèmes mécatroniques est la source première de leur complexité de conception. Trois principaux types d’intégration sont en cause : l’intégration multi-domaine qui vise à intégrer en synergie la mécanique, l’électronique, l’informatique et l’automatique ; l’intégration multi-niveau prenant en compte les interfaces entre les différents niveaux d’abstraction du système et l’intégration physique dont l’objectif est d’agencer un maximum de composants dans un volume de plus en plus limité. L’objectif de cette thèse est de proposer un moyen d’évaluer cette intégration dans la conception des systèmes mécatroniques, le plus tôt possible dans le cycle de conception. En effet, la phase de préconception génère de nombreuses architectures qui vont être échangées, analysées, discutées et modifiées, avant d’être évaluées en vue de sélectionner les plus pertinentes au regard du cahier des charges à respecter. Dès lors, les concepteurs ont besoin de moyens et d’outils performants pour comparer les différentes architectures candidates, justifier et tracer leurs choix de conception et ainsi réduire la durée de la phase de décisions. S’appuyant sur les modèles générés par le processus d’ingénierie système basée sur les modèles (MBSE), les métriques que nous avons développées visent à évaluer et comparer quantitativement le degré d’intégration des architectures mécatroniques pour faciliter le choix du concept à retenir. Les objectifs adressés par ces métriques sont l’intégration multi-niveau, multi-domaine et physique, ainsi que le degré d’innovation et la mise-en-œuvre d’un projet de conception des systèmes mécatroniques. Ces métriques ont été implémentées en SysML et expérimentées dans un logiciel de CAO (CATIA) pour le choix d’architectures de deux systèmes mécatroniques, à savoir : le moteur-roue et le moteur hybride. Finalement, une méthode de génération de métriques personnalisées a été établie pour répondre au besoin industriel de prendre en compte les spécificités relatives à la culture, l’organisation, la stratégie de chaque entreprise et à l’expérience de leurs concepteurs

Evaluation d'un système de planification pour un traitement de brachythérapie gynécologique en utilisant des techniques Monte Carlo et des mesures expérimentales

La braquiterapia es una técnica por la cual se introducen en el cuerpo fuentes radiactivas encapsuladas, situándolas cerca de los tumores por medio de aplicadores. Esta técnica permite impartir la dosis requerida al tumor evitando todo lo posible dañar los tejidos sanos. Con el fin de poder realizar lo mejor posible la planificación del tratamiento, es muy importante conocer tan precisamente como sea posible la distribución de dosis no sólo alrededor de la fuente sino también del aplicador. En la tesis, se ha utilizado una fuente de Ir-192 tipo Microselectron de la empresa Nucletron con un aplicador ginecológico constituido por un tubo intrauterino de acero inoxidable y dos cilindros vaginales de polímeros. Se ha realizado, mediante cálculos y medidas, un estudio de la distribución de dosis alrededor del aplicador. Las medidas se han realizado utilizando una cámara de ionización tipo Wellhöfer CC04 así como películas radiocrómicas tipo Gafchromic © EBT. Las películas permiten obtener isodosis y la cámara de ionización se ha utilizado para obtener dosis en profundidad. Para asegurar un buen posicionamiento de los sistemas de medida y de la fuente, se ha fabricado un maniquí de plexiglás. Los cálculos de distribución de dosis se han realizado utilizando el software de planificación de tratamiento (TPS) PLATO v14.3 así como el programa MCNP5 basado en el método Monte Carlo, para lo cual se ha desarrollado un modelo del conjunto fuente, aplicador y maniquí. Los TPS no tienen en cuenta la atenuación en los materiales que constituyen el aplicador; por lo que es importante conocer la influencia de este efecto sobre el cálculo de la dosis. La comparación de cálculos y medidas, pone de manifiesto que el efecto de blindaje a causa del tubo intrauterino no es significativo, excepto en el campo próximo al tubo, a menos de un centímetro de éste. Las películas Gafchromic © EBT y la cámara de ionización Wellhöfer CC04, utilizados durante la tesis, han permitido realizar medidas dede distribución de dosis y también de dosis absoluta, que han llevado a la validación de la simulación realizada con MCNP5 en ciertas situaciones geométricas simples. El programa MCNP5 es una herramienta muy potente para el estudio de las distribuciones de dosis en braquiterapia, particularmente para situaciones donde una dosimetría experimental resulta imposible, por ejemplo en contacto con el tubo intrauterino o en zonas muy próximas a éste. Para distancias superiores a 1 cm de la fuente, los resultados de la estimación de dosis realizada por el sistema PLATOv14.3 muestran un buen acuerdo con las medidas y los cálculos realizados. Finalmente, se ha realizado un análisis completo de las incertidumbres relativas a la utilización del programa de cálculo MCNP5. Se ha estudiado para ello el efecto de los diferentes elementos relacionados con el modelo desarrollado, pero también con el propio programa. Es necesario indicar que una evaluación de la incertidumbre global es esencial en el caso de comparación con otros sistemas de cálculo o con las medidas efectivas.Gerardy, IYJ. (2011). Evaluation d'un système de planification pour un traitement de brachythérapie gynécologique en utilisant des techniques Monte Carlo et des mesures expérimentales [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14272Palanci