Optimisation par colonies de fourmis pour le problème du sac-à-dos multi-dimensionnel

National audienceWe propose an algorithm based on the Ant Colony Optimization (ACO) meta-heuristic for solving the Multidimensional Knapsack Problem (MKP), the goal of which is to find a subset of objects that maximizes a given objective function while satisfying some resource constraints. The proposed ACO algorithm is generic, and we propose three different instantiations, corresponding to three different ways of laying and exploiting pheromone trails. We experimentally compare these three different instanciations. We then experimentally compare our ACO algorithm with two state-of-the-art genetic algorithms, showing that it obtains competitive results.Dans cet article, nous proposons d'utiliser la métaheuristique d'optimisation par colonies de fourmis (Ant Colony Optimization / ACO) pour résoudre le problème du sac à dos multidimensionnel. L'objectif est de sélectionner un sous-ensemble d'objets qui maximise une fonction utilité donnée tout en respectant certaines contraintes de ressources. Nous proposons un algorithme ACO générique pour ce problème. L'idée est de construire des solutions de façon incrémentale, par ajouts successifs d'objets à une solution partielle. A chaqueitération, l'objet à ajouter est choisi selon une probabilité dépendant de traces de ``phéromone'' et d'une information heuristique locale. On étudie trois façons de déposer (et d'exploiter) les traces de phéromone : sur les objetssélectionnés, sur les couples d'objets sélectionnés consécutivement ou sur tous les couples de sommets sélectionnés. On compare le comportement de ces trois variantes sur un ensemble d'instances ``benchmarks'' et on étudie l'influence de la phéromone sur le processus de résolution. On compare enfin l'algorithme ACO proposé avec d'autres approches

Contribution à la résolution de problèmes d'optimisation combinatoire : méthodes séquentielles et parallèles

Les problèmes d'optimisation combinatoire sont souvent des problèmes très difficiles dont la résolution par des méthodes exactes peut s'avérer très longue ou peu réaliste. L'utilisation de méthodes heuristiques permet d'obtenir des solutions de bonne qualité en un temps de résolution raisonnable. Les heuristiques sont aussi très utiles pour le développement de méthodes exactes fondées sur des techniques d'évaluation et de séparation. Nous nous sommes intéressés dans un premier temps à proposer une méthode heuristique pour le problème du sac à dos multiple MKP. L'approche proposée est comparée à l'heuristique MTHM et au solveur CPLEX. Dans un deuxième temps nous présentons la mise en oeuvre parallèle d'une méthode exacte de résolution de problèmes d'optimisation combinatoire de type sac à dos sur architecture GPU. La mise en oeuvre CPU-GPU de la méthode de Branch and Bound pour la résolution de problèmes de sac à dos a montré une accélération de 51 sur une carte graphique Nvidia Tesla C2050. Nous présentons aussi une mise en oeuvre CPU-GPU de la méthode du Simplexe pour la résolution de problèmes de programmation linéaire. Cette dernière offre une accélération de 12.7 sur une carte graphique Nvidia Tesla C2050. Enfin, nous proposons une mise en oeuvre multi-GPU de l'algorithme du Simplexe, mettant à contribution plusieurs cartes graphiques présentes dans une même machine (2 cartes Nvidia Tesla C2050 dans notre cas). Outre l'accélération obtenue par rapport à la mise en oeuvre séquentielle de la méthode du Simplexe, une efficacité de 96.5 % est obtenue, en passant d'une carte à deux cartes graphiques.Combinatorial optimization problems are difficult problems whose solution by exact methods can be time consuming or not realistic. The use of heuristics permits one to obtain good quality solutions in a reasonable time. Heuristics are also very useful for the development of exact methods based on branch and bound techniques. The first part of this thesis concerns the Multiple Knapsack Problem (MKP). We propose here a heuristic called RCH which yields a good solution for the MKP problem. This approach is compared to the MTHM heuristic and CPLEX solver. The second part of this thesis concerns parallel implementation of an exact method for solving combinatorial optimization problems like knapsack problems on GPU architecture. The parallel implementation of the Branch and Bound method via CUDA for knapsack problems is proposed. Experimental results show a speedup of 51 for difficult problems using a Nvidia Tesla C2050 (448 cores). A CPU-GPU implementation of the simplex method for solving linear programming problems is also proposed. This implementation offers a speedup around 12.7 on a Tesla C2050 board. Finally, we propose a multi-GPU implementation of the simplex algorithm via CUDA. An efficiency of 96.5% is obtained when passing from one GPU to two GPUs

Programmation linéaire en nombres entiers pour l'ordonnancement cyclique sous contraintes de ressources

Un problème d'ordonnancement cyclique consiste à ordonner dans le temps l'exécution répétitive d'un ensemble d'opérations liées par des contraintes de précédence, en utilisant un nombre limité de ressources. Ces problèmes ont des applications immédiates dans les systèmes de production ou en informatique parallèle. Particulièrement, ils permettent de modéliser l'ensemble des contraintes de précédence et de ressource à prendre en compte pour l'ordonnancement d'instructions dans les processeurs de type VLIW (Very Long Instruction Word). Dans ce cas, une opération représente une instance d'une instruction dans un programme. L'ordonnancement d'instructions de boucles internes est connu sous le nom de pipeline logiciel. Le pipeline logiciel désigne une méthode efficace pour l'optimisation de boucles qui permet la réalisation en parallèle des opérations des différentes itérations de la boucle. Dans cette thèse, nous nous intéressons principalement au problème d'ordonnancement périodique qui est un cas particulier de l'ordonnancement cyclique et qui est également la base du pipeline logiciel. Le terme ordonnancement modulo désigne un ordonnancement périodique tel que l'allocation de ressources pour une opération donnée n'est pas modifiée d'une itération sur l'autre. Pour résoudre le problème, nous nous intéressons aux formulations de programmation linéaire en nombres entiers, et notamment à la résolution du problème par des techniques de séparation, évaluation, génération de colonnes, relaxation lagrangienne et des méthodes hybrides. En particulier, nous proposons des nouvelles formulations basées sur des variables binaires représentant l'exécution d'ensembles d'instructions en parallèle. Enfin, les méthodes développées ont été validées sur des jeux d'instances industrielles pour des processeurs de type VLIW.The resource-constrained modulo scheduling problem (RCMSP) is a general periodic cyclic scheduling problem, abstracted from the problem solved by compilers when optimizing inner loops at instruction level for very long instruction word parallel processors. Since solving the instruction scheduling problem at compilation phase in less time critical than for real time scheduling, integer linear programming (ILP) is a relevant technique for the RCMSP. In this work, we are interested in the methods based on the integer linear programming for the RCMSP. At first, we present a study of the two classic integer linear formulation for the RCMSP. A theoretical evidence of the equivalence between the classic formulations is shown in terms of linear programming (LP) relaxation. Secondly, based on the ILP formulations for the RCMSP, stronger formulations for the RCMSP derived from Dantzig-Wolfe decomposition are presented. In these formulations, the number of variables can be huge, for this reason, we proposed a column generation scheme to solve their LP relaxations. We propose also the heuristics methods based on the Lagragian relaxation and decomposed software pipelining. The heuristic methods search the transformation of the classic integer linear programming for the RCMSP for the performance improvement in the time for the search of solutions. All formulations are compared experimentally on problem instances generated from real data issued from the STMicroelectronics ST200 VLIW processor family

Reconnaissance d’activités humaines à partir de séquences vidéo

Human activity recognition (HAR) from video sequences is one of the major active research areas of computer vision. There are numerous application HAR systems, including video-surveillance, search and automatic indexing of videos, and the assistance of frail elderly. This task remains a challenge because of the huge variations in the way of performing activities, in the appearance of the person and in the variation of the acquisition conditions. The main objective of this thesis is to develop an efficient HAR method that is robust to different sources of variability. Approaches based on interest points have shown excellent state-of-the-art performance over the past years. They are generally related to global classification methods as these primitives are temporally and spatially disordered. More recent studies have achieved a high performance by modeling the spatial and temporal context of interest points by encoding, for instance, the neighborhood of the interest points over several scales. In this thesis, we propose a method of activity recognition based on a hybrid model Support Vector Machine - Hidden Conditional Random Field (SVM-HCRF) that models the sequential aspect of activities while exploiting the robustness of interest points in real conditions. We first extract the interest points and show their robustness with respect to the person's identity by a multilinear tensor analysis. These primitives are then represented as a sequence of local "Bags of Words" (BOW): The video is temporally fragmented using the sliding window technique and each of the segments thus obtained is represented by the BOW of interest points belonging to it. The first layer of our hybrid sequential classification system is a Support Vector Machine that converts each local BOW extracted from the video sequence into a vector of activity classes’ probabilities. The sequence of probability vectors thus obtained is used as input of the HCRF. The latter permits a discriminative classification of time series while modeling their internal structures via the hidden states. We have evaluated our approach on various human activity datasets. The results achieved are competitive with those of the current state of art. We have demonstrated, in fact, that the use of a low-level classifier (SVM) improves the performance of the recognition system since the sequential classifier HCRF directly exploits the semantic information from local BOWs, namely the probability of each activity relatively to the current local segment, rather than mere raw information from interest points. Furthermore, the probability vectors have a low-dimension which prevents significantly the risk of overfitting that can occur if the feature vector dimension is relatively high with respect to the training data size; this is precisely the case when using BOWs that generally have a very high dimension. The estimation of the HCRF parameters in a low dimension allows also to significantly reduce the duration of the HCRF training phaseCette thèse s’inscrit dans le contexte de la reconnaissance des activités à partir de séquences vidéo qui est une des préoccupations majeures dans le domaine de la vision par ordinateur. Les domaines d'application pour ces systèmes de vision sont nombreux notamment la vidéo surveillance, la recherche et l'indexation automatique de vidéos ou encore l'assistance aux personnes âgées. Cette tâche reste problématique étant donnée les grandes variations dans la manière de réaliser les activités, l'apparence de la personne et les variations des conditions d'acquisition des activités. L'objectif principal de ce travail de thèse est de proposer une méthode de reconnaissance efficace par rapport aux différents facteurs de variabilité. Les représentations basées sur les points d'intérêt ont montré leur efficacité dans les travaux d'art; elles ont été généralement couplées avec des méthodes de classification globales vue que ses primitives sont temporellement et spatialement désordonnées. Les travaux les plus récents atteignent des performances élevées en modélisant le contexte spatio-temporel des points d'intérêts par exemple certains travaux encodent le voisinage des points d'intérêt à plusieurs échelles. Nous proposons une méthode de reconnaissance des activités qui modélise explicitement l'aspect séquentiel des activités tout en exploitant la robustesse des points d'intérêts dans les conditions réelles. Nous commençons par l'extractivité des points d'intérêt dont a montré leur robustesse par rapport à l'identité de la personne par une étude tensorielle. Ces primitives sont ensuite représentées en tant qu'une séquence de sac de mots (BOW) locaux: la séquence vidéo est segmentée temporellement en utilisant la technique de fenêtre glissante et chacun des segments ainsi obtenu est représenté par BOW des points d'intérêt lui appartenant. Le premier niveau de notre système de classification séquentiel hybride consiste à appliquer les séparateurs à vaste marge (SVM) en tant que classifieur de bas niveau afin de convertir les BOWs locaux en des vecteurs de probabilités des classes d'activité. Les séquences de vecteurs de probabilité ainsi obtenues sot utilisées comme l'entrées de classifieur séquentiel conditionnel champ aléatoire caché (HCRF). Ce dernier permet de classifier d'une manière discriminante les séries temporelles tout en modélisant leurs structures internes via les états cachés. Nous avons évalué notre approche sur des bases publiques ayant des caractéristiques diverses. Les résultats atteints semblent être intéressant par rapport à celles des travaux de l'état de l'art. De plus, nous avons montré que l'utilisation de classifieur de bas niveau permet d'améliorer la performance de système de reconnaissance vue que le classifieur séquentiel HCRF traite directement des informations sémantiques des BOWs locaux, à savoir la probabilité de chacune des activités relativement au segment en question. De plus, les vecteurs de probabilités ont une dimension faible ce qui contribue à éviter le problème de sur apprentissage qui peut intervenir si la dimension de vecteur de caractéristique est plus importante que le nombre des données; ce qui le cas lorsqu'on utilise les BOWs qui sont généralement de dimension élevée. L'estimation les paramètres du HCRF dans un espace de dimension réduite permet aussi de réduire le temps d'entrainemen

Étude sémio-pragmatique des courts-métrages publicitaires diffusés sur le Web et produits par des marques de luxe

Issus de nouvelles pratiques de consommation à la fois sociales et médiatiques, les courts-métrages web incarnent un nouvel outil publicitaire en plein essor. Adoptant une posture sémio-pragmatique, nous proposons différents cadres conceptuels en vue d'analyser et de comprendre ces films publicitaires produits par les marques de luxe et diffusés uniquement sur le Web. Nous proposons une lecture englobante du phénomène en prenant en compte le contexte de la société hypermoderne comme cadre général ainsi que les courts-métrages en tant que productions signifiantes. Le mémoire a pour objectif de définir ce qu'est cette nouvelle forme de publicité et comment elle s'ancre dans la société hypermoderne caractérisée notamment par l'individualisation et l'esthétisation de la consommation. Pour ce faire, nous mobiliserons un corpus de quatre films constitué de L.Ady Dior de J.C Mitchell, A Therapy de R. Polanski, Muta de L. Martel et Lady Blue Shanghai de D. Lynch que nous analyserons selon une grille d'analyse issue de l'approche sémio-pragmatique développée par Odin.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : publicité, luxe, sémio-pragmatique, hypermodernité, consommatio

Gestion optimisée d'un modèle d'agrégation de flexibilités diffuses

The desire to increase the share of renewable energies in the energy mix leads to an increase inshare of volatile and non-controllable energy and makes it difficult to meet the supply-demand balance. A solution to manage anyway theses energies in the current electrical grid is to deploy new energy storage and demand response systems across the country to counter balance under or over production. In order to integrate all these energies systems to the supply and demand balance process, there are gathered together within a virtual flexibility aggregation power plant which is then seen as a virtual power plant. As for any other power plant, it is necessary to compute its production plan. Firstly, we propose in this PhD thesis an architecture and management method for an aggregation power plant composed of any type of energies systems. Then, we propose algorithms to compute the production plan of any types of energy systems satisfying all theirs constraints. Finally, we propose an approach to compute the production plan of the aggregation power plant in order to maximize its financial profit while complying with all the constraints of the grid.Le souhait d’augmenter la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique entraine une augmentation des parts des énergies volatiles et non pilotables, et rend donc l’équilibre offre-demande difficile à satisfaire. Une façon d’intégrer ces énergies dans le réseau électrique actuel est d’utiliser de petits moyens de production, de consommation et de stockage répartis sur tout le territoire pour compenser les sous ou sur productions. Afin que ces procédés puissent être intégrés dans le processus d’équilibre offre-demande, ils sont regroupés au sein d’une centrale virtuelle d’agrégation de flexibilité, qui est vue alors comme une centrale virtuelle. Comme pour tout autre moyen de production du réseau, il est nécessaire de déterminer son plan de production. Nous proposons dans un premier temps dans cette thèse une architecture et un mode de gestion pour une centrale d’agrégation composée de n’importe quel type de procédés. Dans un second temps, nous présentons des algorithmes permettant de calculer le plan de production des différents types de procédés respectant toutes leurs contraintes de fonctionnement. Et enfin, nous proposons des approches pour calculer le plan de production de la centrale d’agrégation dans le but de maximiser son gain financier en respectant les contraintes réseau

Contribution à la Gestion des Opérations de la Sûreté Aéroportuaire : Modélisation et Optimisation

L'objectif principal de cette thèse consiste à apporter une contribution méthodologique à la gestion de la sûreté et de coût de la sûreté aéroportuaire. Nous avons proposé un modèle logique du système de contrôle du flux des passagers au départ dans un aéroport. La finalité de ce modèle a permis de tester différents scénarios d'attaque du système, d'analyser le comportement du système dans ces conditions et d'en évaluer la perméabilité. Nous nous sommes ensuite intéressé à l'évaluation du système de contrôle des flux de passagers à l'embarquement au travers d'une approche probabiliste. Ceci conduit à la formulation de problèmes d'optimisation permettant d'améliorer les performances du système de contrôle. Afin d'obtenir la modélisation mathématique des flux de passagers au départ dans une aérogare, nous avons introduit les facteurs temps et espace par rapport au modèle précédent afin de le rendre plus proche de l'opérationnel. Enfin, nous nous sommes intéressés à l'optimisation des affectations des ressources matérielles et humaines destinées au contrôle du trafic de passagers. Le modèle spatio-temporel développé précédemment est mis à profit pour quantifier de façon dynamique, l'attribution des ressources matérielles et humaines au niveau de l'inspection filtrage et surtout d'améliorer la qualité de service. Beaucoup reste à faire dans ce domaine et le développement d'outils de modélisation, d'analyse et d'aide à la décision tels que ceux qui ont été esquissés dans ce mémoire semble s'imposer pour assurer l'optimisation de l'affectation des ressources de la sûreté aéroportuaire et ainsi garantir non seulement la qualité du service de contrôle mais aussi le niveau de coûts en résultant. ABSTRACT : Since the tragic events of September 11, aviation security is jeopardized. Many measures were taken both from the standpoint of improved procedures for improving the performance of security officers and equipment safety. Despite the implementation of new procedures and new measures, many events have shaken the airport security system established by ICAO, these include, the latest of which is the attempt acts of unlawful interference in December 2009. The main objective of this thesis is to contribute to methodological constraints security management and cost of airport security. To fight effectively against illegal acts, the standard 4.4.1 of Schedule 17 to the Chicago Convention states: “Each Contracting State shall establish measures to ensure that passengers from flights of commercial air transport and their cabin baggage are subjected to screened before boarding an aircraft departing from an area of security restricted”. The security check is then one of the highlights of airport security. We therefore propose a model system logic to control the flow of departing passengers at an airport. The purpose of this model was used to test different scenarios of attack system, analyze system behavior under these conditions and to assess permeability. We are then interested in evaluating the system of controlling the flow of passengers boarding through a probabilistic approach. This then leads to the formulation of optimization problems to improve the performance of the control system. It is then possible to establish operational procedures leading to improved system performance of passenger screening. To obtain the mathematical modeling of flow of departing passengers in a terminal, we introduced the factors of time and space relative to the previous model to make it closer to the operational. In this model, which adopts a network structure to describe the process and the transfer of passengers between the terminal sites, in particular allows to represent queues and waiting times inflicted on passengers. Finally, we are interested in optimizing the allocation of human and material resources for the control of passenger traffic. The spatio-temporal model developed previously is used to quantify dynamically allocating human and material resources at the security check and especially to improve the quality of service. This optimization allows us to formulate effective policies to manage the short term. Finally, modeling the performance of safety was performed according to a probabilistic point of view and then a dynamic perspective and space. In both cases the optimization problems were formulated based on the determination of operational parameters to improve system performance. Much remains to be done in this area and the development of tools for modeling, analysis and decision support such as those outlined in this paper seems to be necessary to ensure optimal allocation resources for airport security and so ensure not only quality service but also control the level of the resulting costs

Nouvelle approche hybride d'optimisation multiobjective basée sur la méthode des surfaces de réponse et le système de colonies de fourmis

L'environnement industriel est devenu très compétitif et exige des délais de fabrication de plus en plus courts, des coûts réduits, ainsi que des produits de bonne qualité. Ces besoins conduisent à des problèmes d'ingénierie complexes, caractérisés par de nombreux objectifs ainsi que des contraintes plus complexes. De par le grand nombre de variables mises en jeu et la nécessité d'utiliser des logiciels pour les calculs des contraintes, ce processus d'optimisation est coûteux en temps de calcul et en expérimentation. Une des possibilités de réduction des coûts vient de l'introduction de la méthode des surfaces de réponse dans le processus d'optimisation. L'objectif principal de notre recherche est le développement d'un nouvel outil efficace d'optimisation et d'analyse. Nous avons développé une méthodologie souple et robuste, capable de résoudre des problèmes complexes. Le terme « optimisation » est très répandu, mais beaucoup de ceux qui l'emploient ne disposent pas d'outils spécifiques à cette fin. Ainsi, l'ingénieur cherche-t-il toujours la performance maximale, sans renoncer aux contraintes de coût minimum du projet. Pour ce faire, nous proposons une nouvelle approche multiobjective combinant un outil de simulation à la modélisation avec la méthode des surfaces de réponse et aux algorithmes des colonies de fourmis (ACO). Le modèle d'optimisation développée est appliqué à l'optimisation d'un procédé de dessalement de l'eau de mer et à l'optimisation d'un procédé d'usinage cinq axes. Ces applications ont conduit à de grandes améliorations des résultats, de l'ordre de 30% pour le problème d'usinage, comparativement à l'usuelle fonction de désirabilité. L'approche hybride développée constitue une technique puissante et flexible pour la recherche de solution optimale pour différents problèmes

Optimisation intégrée et interactive pour l'agencement d'espace

Having a significant impact on the design of many products and industrial systems, layout design optimization is at the heart of scientific issues. The design of an optimal layout solution is a critical and complex task due to the increasing demands of designers working on varied projects. This PhD work proposes an integrated approach to solving layout optimization problems, from the needs expressed by the designer to the creation of an ideal solution. This generic and interactive method is based on a design process divided into four steps: the description, formulation, and solving of the problem, and the final decision. The first two steps consist in writing the optimization problem, taking into account the different requirements of the designer. Then, the problem solving step is based on a multiobjective modular optimization strategy that combines a genetic algorithm with local optimization modules. The final step allows the designer to make a final decision on the optimal solutions proposed by the algorithm. In order to materialize and validate the method, two industrial layout problems are solved. The first one is proposed by Thales Company and deals with the search for an optimal layout of facilities in a shelter. Treated in two and three dimensions, the problem is a global test for the method. The second application, which is more basic, studies the storage of components in a container. The work performed during this PhD has enabled the development of a tool for the designer. Handling components with a parallelepiped shape, the software includes the different steps of the optimization method and integrates the multiobjective solving of layout optimization problems.Influençant fortement la conception de nombreux produits et systèmes industriels, l'optimisation d'agencement est au cœur des problématiques de recherche scientifique. L'élaboration d'une solution d'agencement optimale est rendue d'autant plus complexe qu'il s'agit de répondre aux exigences croissantes des concepteurs travaillant sur des projets divers. Ce travail de doctorat propose une méthode intégrée visant à résoudre un problème d'optimisation d'agencement d'espace, depuis le besoin formulé par le concepteur jusqu'à l'obtention d'une solution idéale. Cette méthode, générique et interactive, s'appuie sur un processus en quatre étapes : la description, la formulation, la résolution du problème et la prise de décision finale. Les deux premières étapes consistent à écrire le problème d'optimisation d'agencement en prenant en compte les différentes exigences du concepteur. Ensuite, l'étape de résolution s'appuie sur l'utilisation d'une stratégie d'optimisation multiobjectif et modulaire. Enfin, la dernière étape consiste, pour le concepteur, à faire un choix de conception sur les solutions proposées par l'algorithme. Afin de matérialiser et valider la méthode, deux problèmes industriels d'agencement d'espace sont résolus. Le premier cas d'étude, proposé par l'entreprise Thales Communications & Security, porte sur le placement optimal d'équipements dans un shelter (abri technique mobile). Le deuxième problème, plus sommaire, étudie le stockage de composants dans un container. Enfin, le travail réalisé au cours de ce doctorat a permis le développement d'un logiciel qui reprend les différentes étapes de la démarche d'optimisation

Méthodes et outils pour la conception optimale des réseaux de distribution d'électricité dans les aéronefs

In the aeronautics field, the last decade has been marked by a constant and gradual increase of the electrification rate of the embedded systems. Today, the More Electric Aircraft (MEA) is seen as a major axis of improvement for the aviation industry to achieve increasingly ambitious objectives: reducing environmental impact, rationalisation of maintenance costs...In the more electrical aircraft concept, the electrical network plays a major role. Today engineers must imagine new architectural solutions to ensure the electricity supply while minimizing weight and cost. In this context, the PhD work consists in providing new methods to support the design of electrical network architectures. The PhD work is divided into 2 parts which can be seen as 2 separate studies which are introduced in the chapter 1.The 1st part, treated in the chapters 2 and 3, develops methods and tools to solve problems automatically for 2 architecture tasks: the definition of the network reconfiguration and the identification of the electrical load allocation on busbars. The formalization of these two issues highlights a common characteristic: the combinatorial explosion. As the consequence, methods from operational research area are selected to solve the 2 tasks in the frame of a general and consistent design process. The reconfiguration aspects are solved by a methodology coupling together: graph theory to model the network connectivity, an expert system capturing know-how rules and linear programming selecting the most efficient reconfiguration. The approach was successfully applied on existing aircraft electrical networks (A400M and A350) and on future architectures. The second task, related to the electrical load allocation, is solved using stochastic methods. The genetic algorithm using a niching method is the best assessed optimization method. It provides good and diversified load allocations to the electrical network architect. The 2nd part, treated in the chapter 4, focuses on a new technological concept the « modular and mutualised power electronics center ». This distribution system, closely linked to the more electrical aircraft, aims at sharing « m » power electronics modules to « c » electrical loads. The methods developed in this PhD aim at carrying out an optimal design of this new power center with 2 design variables: the number « m » of modules and the reconfigurations between the « m » modules and the « c » loads. Again, the formalization of the problem highlights that the designer must deal with a combinatorial explosion. The main objective of this study is to propose a methodological framework for solving this design problem. A heuristic-based algorithm is developed to solve this combinatorial optimization problem. A particular attention is paid to develop an organized weight estimation procedure using generic sizing models. Finally a mapping is performed to identify the best solutions and to highlight the technological elements having the most significant impact on the complete system weightDans le domaine aéronautique, la dernière décennie a été marquée par une augmentation constante et progressive du taux d’électrification des systèmes embarqués. L’avion plus électrique est aujourd’hui vu comme un axe d’amélioration majeure pour l’industrie aéronautique permettant d’atteindre des objectifs toujours plus ambitieux : réduction de l’impact environnemental, rationalisation des coûts de maintenance… Dans ce contexte, le réseau de distribution électrique joue un rôle majeur. Les architectes doivent imaginer de nouveaux concepts architecturaux afin d’assurer le « service » de fourniture d’électricité tout en minimisant la masse et le coût. Ainsi les travaux de cette thèse proposent des méthodes d’aide à la conception pour les architectes de réseau. Le manuscrit se divise en 2 parties pouvant être vues comme 2 études distinctes et qui sont introduites dans le chapitre 1.La 1ère partie, traitée dans les chapitres 2 et 3, développe des méthodes et outils afin de résoudre de manière automatique et optimale 2 tâches de l’architecte : la définition des reconfigurations du réseau et l’identification de l’allocation des charges. La formalisation de ces 2 problématiques met en lumière une caractéristique commune : l’explosion combinatoire. Ainsi les résolutions sont réalisées à l’aide de méthodes issues de la recherche opérationnelle. Un processus général est défini afin de traiter les 2 tâches de manière consistante. Les aspects liés à la reconfiguration sont traités à l’aide de : la théorie des graphes pour modéliser la connectivité du réseau, un système expert capturant les règles métiers et la programmation linéaire sélectionnant les reconfigurations les plus performantes. La méthode a été appliquée avec succès sur des réseaux avions existants (A400M et A350) ainsi que sur des réseaux plus électriques prospectifs. La deuxième tâche consistant en l’allocation des charges a été résolue à l’aide de méthodes stochastiques. L’algorithme génétique utilisant une méthode de nichage se révèle être le plus performant en proposant à l’architecte réseau des solutions performantes et variées. La 2ème partie, traitée dans le chapitre 4, s’intéresse à un nouveau concept le « cœur électronique modulaire et mutualisé ». Cet organe de distribution, étroitement lié à l’avion plus électrique, se caractérise par la mutualisation de « m » modules électronique de puissance pour « c » charges électriques. Les méthodes développées dans le chapitre 4 vise à concevoir de manière optimale ce nouveau cœur en ayant 2 degrés de liberté : le nombre « m » de modules et les reconfigurations entre les « m » modules et les « c » charges. De nouveau, la formalisation du problème met en évidence l’explosion combinatoire à laquelle est confronté le concepteur. Le principal objectif de cette étude est de proposer un cadre méthodologique pour la résolution de ce problème de conception. Ainsi une heuristique a été développée pour résoudre ce problème combinatoire. Une attention particulière a été portée pour développer des modèles de composants simples et génériques dans une procédure générale organisée. Enfin une cartographie a été réalisée afin de dégager d’une part les formes de solutions les plus performantes et d’identifier les éléments ayant les impacts les plus significatifs sur la masse du système complet