An enhanced particle swarm optimization method integrated with evolutionary game theory

This paper describes a novel particle swarm optimizer algorithm. The focus of this study is how to improve the performance of the classical particle swarm optimization approach, i.e., how to enhance its convergence speed and capacity to solve complex problems while reducing the computational load. The proposed approach is based on an improvement of particle swarm optimization using evolutionary game theory. This method maintains the capability of the particle swarm optimizer to diversify the particles' exploration in the solution space. Moreover, the proposed approach provides an important ability to the optimization algorithm, that is, adaptation of the search direction, which improves the quality of the particles based on their experience. The proposed algorithm is tested on a representative set of continuous benchmark optimization problems and compared with some other classical optimization approaches. Based on the test results of each benchmark problem, its performance is analyzed and discussed

Optimisation du problème d'allocation d'armes à des cibles pour les systèmes de commandes et contrôles terrestres et navals

Ces travaux de recherche abordent un problème de défense anti-aérien, usuellement appelé problème d'allocation d'armes à des cibles dans la littérature. L'allocation d'armes à des cibles est un problème bien connu de la recherche opérationnelle militaire qui a rencontré un franc succès parmi la communauté des chercheurs, et qui aujourd'hui encore suscite un large engouement puisque sa propriété démontrée NP-difficile en fait un problème qui reste irrésolu. Que ce soit par des méthodes analytiques ou meta-heuristiques, le problème d'allocation d'armes à des cibles a fait l'objet de nombreuses propositions de résolution. Cependant, il est assez surprenant de voir que la modélisation proposée pour ce problème n'a guère évolué depuis qu'il est apparu pour la première fois dans la littérature en 1950. Cette modélisation peut être considérée comme obsolète aujourd'hui et ne répond plus aux exigences qui accompagnent les technologies modernes. En effet, en 60 ans le champ de bataille a complètement changé, et dans la littérature seulement un nombre limité d'études proposent de prendre en compte ces évolutions. L'étude menée dans cette thèse propose de s'intéresser aux systèmes de Commandes et Contrôles (C2) pour des applications anti-aériennes. Habituellement un système C2 est composé de senseurs, d'un centre d'opérations tactiques et d'un ou plusieurs lanceurs. Les senseurs alimentent le centre d'opérations tactiques à partir des informations qu'ils recueillent, puis, une fois ces informations reçues, le centre d'opérations tactiques va interpréter ces données afin de calculer l'atteignabilité des menaces. Enfin, un plan d'engagement qui comprend l'allocation des munitions disponibles aux cibles et une date de tir sont proposés à un opérateur humain qui aura pour mission de valider cette proposition en totalité ou partiellement, puis va procéder à l'engagement des menaces. Pour remplir cet objectif, une approche innovante et faisant l'objet d'un dépôt de brevet a été développée afin de répondre aux difficultés relatives aux problèmes d'optimisation multi-objectifs. Ensuite, un algorithme d'optimisation continue basé sur la combinaison de l'optimisation par essaim particulaires avec la théorie des jeux évolutionnaires est proposé pour optimiser les dates de tirs. L'allocation optimale, elle, est obtenue en adaptant cette méthode continue au cas discret. La preuve que l'algorithme développé est localement convergent est donnée dans cette thèse. D'autre part, l'aspect temps-réel a également fait l'objet d'une recherche attentive et l'algorithme précédemment cité a été hybridé avec les réseaux de neurones afin d'accélérer le temps de calcul des composants identifiés comme "lourds" en termes de charge de calcul. Enfin, cette étude ne se limite pas à une application de recherche opérationnelle militaire, mais inclut quelques concepts élémentaires de guidage et de navigation pour le calcul d'atteignabilité des menaces. Finalement, cette thèse permet d'identifier que les points suivants doivent faire l'objet d'une attention très particulière afin de développer un outil d'aide à la décision efficace. D'abord, la métrique d'évaluation d'un bon plan d'engagement doit être clairement analysée. Ensuite, le plan d'engagement proposé doit être stable et ne pas proposer de changements soudains qui pourraient perturber l'opérateur. Le troisième point concerne la robustesse de la solution proposée et sa capacité à faire face aux situations les plus compliquées. Quatrièmement, le temps et la charge de calcul sont des contraintes techniques qui ne peuvent pas être outrepassées. Finalement, les exigences posées lors de la préparation de mission et qui dépendent du contexte doivent faire l'objet d'une attention particulière. C'est pourquoi, l'outil d'aide à la décision proposé doit permettre un allègement significatif de la charge de travail de l'opérateur ainsi que la réduction considérable du stress lié à ce contexteThis research investigates a practical air defence problem, usually named Weapon Target Assignment (WTA) in the literature. The WTA problem is a well-known problem of military operation research that encountered a wide success in the research community, but still nowadays since it remains an unsolved problem because of its NP-hardness property. From analytical to heuristic methods, the WTA was deeply investigated and many attempts to solve this problem have been proposed. However, the proposed modelling of this problem is consistent with the 1950's technologies. Thus, the proposed modelling found in the literature can be considered as obsolete and cannot fit the requirement of the current technology advances. Indeed, the battle field dramatically changes over 60 years, and the recent literature proposes only few studies taking into account these amendments. The herein study proposes to investigate a Command & Control system (C2) in air defence applications. Usually a C2 system includes sensors, a Tactical Operation Centre (TOC) and one or more launchers. The sensors provide information about aerial tactical situation to the TOC. This TOC is in charge of evaluating the received information in order to compute the attainability of the targets, then an engagement plan that includes the assignment of the available weapons to the incoming targets and a date to fire for each assignment. This engagement plan is then proposed to one human operator in charge of accepting whole or part of this engagement plan and engage the targets following the received instructions. To achieve this goal, an innovative and patented approach to mitigate the issues related to multi-objective optimisation is proposed. Then, a continuous optimisation algorithm based on the combination of the Particle Swarm Optimisation and the Evolutionary Game Theory was proposed to determine the best dates to fire. The optimal assignment was obtained by adapting the aforementioned algorithm to the discrete case. This thesis also gives the proof that the designed algorithms are locally convergent and intensive benchmarking confirms the developed theory. In order to respect the real-time requirement, it was also devised to use the Neural Networks to lighten the identified burdensome parts of the algorithm and decrease computational time. Not limited to the military operation research field, the herein study reuse some basic concepts of missile guidance and navigation to compute the attainability of the targets. From this thesis, it can be identified that following aspects need to be carefully considered to provide an efficient decision making support to a human operator: First, clearly define what a good engagement plan is. Second, the engagement plan must be steady to avoid high rate changing in the assignments that could significantly disturb the operator. Third, the proposed engagement also must be reliable and robust to face any possible situations. Fourth, the computation time and computation load are technical constraints that cannot be overstepped. Finally, the operational constraints related to the mission context defined during a pre-mission stage must also be taken into account. Therefore, the proposed decision making support must help and significantly reduce the operator's work load in this situation of high stress and sensitive contex

Evaluation of elbow biomechanical models using data fusion: Application to elbow flexion

International audience

Une approche innovante pour l'Optimisation Multi-Objectif basée sur la Théorie des Jeux Evolutionnaires pour la résolution du problème d'Allocation d'armes à des cibles

International audienceCette étude propose une méthode d'optimisation multi-objectif innovante basée sur la Théorie des jeux Évolutionnaires afin de résoudre le problème d'allocation d'armes à des cibles. Le principale question de cette étude était de comment pouvoir considérer ensemble la totalité des objectifs et sélectionner la meilleure des solutions disponibles. L'idée clé sur laquelle repose cette méthode est que la meilleure solution peut être vue comme celle qui obtient les meilleurs résultats pour l'ensemble des objectifs. Ainsi, chaque objectif sera optimisé indépendamment, puis en se basant sur une analogie bio-inspirée des jeux évolutionnaires, un processus d'évolution des espèces (solutions) va déterminer lesquelles survivent le mieux à l'ensemble des environnements (espace de solutions) en se basant sur le score qu'elles ont obtenu dans ces différents espaces. La principale contribution est donc que contrairement aux autres méthodes d'optimisation multi-objectif, il est possible de comparer ensemble des objectifs très hétérogènes et l'intervention d'un expert n'est pas nécessaire. De plus, les propriétés mathématiques de la théorie des jeux évolutionnaires offrent une stabilité qui se révèle être indispensable pour des applications industrielles. Enfin, la méthode est validée sur un simulateur dédié à l'allocation d'armes à des cibles afin de répondre à un réel besoin opérationnel

Detection of incoherent joint state due to inaccurate bone motion estimation

In biomechanical modeling and motion analysis, the use of personalized data such as bone geometry would provide more accurate and reliable results. However, there is still a limited number of tools used to measure the evolution of articular interactions. This paper proposes a coherence index to describe the articular status of contact surfaces during motion. The index relies on a robust estimation of the evolution of surfacic interactions between the joint surfaces. The index is first compared to distance maps on simulated motions. It is then used to compare two motion capture protocols (two different localizations of the markers for scapula tracking). The results show that the index detects progressive modifications in the joint and allows to distinguish the two protocols, in accordance with the literature. In the future, the index could, among other things, be used to compare / improve biomechanical models and motion analysis protocols

Sacha Guitry et les acteurs

L’acteur est au centre du travail de Sacha Guitry, à l’écran comme à la scène. Lui-même interprète hors normes, il a fait du jeu du comédien à la fois une thématique, et l’occasion d’innovations formelles étonnantes. Travaillant avec les plus grands acteurs de son temps, Lucien Guitry, Yvonne Printemps, Raimu, Michel Simon, Arletty, il accepte de confier son univers à leur art et à leur image, de confronter à leur pratique ses constructions dramatiques et sa conception du jeu. On peut dire qu’il modèle véritablement son univers scénique autour de la figure de l’acteur. Les textes réunis ici tentent de mettre en lumière ces relations entre auteur et acteur, texte et interprète, gestuelle et mise en scène, à propos d’un créateur qui fut tout à la fois l’un des derniers monstres sacrés de la scène, et l’un des cinéastes les plus novateurs qui soit

Highly Stereocontrolled Ring-Opening Polymerization of Racemic Alkyl β-Malolactonates Mediated by Yttrium [Amino-alkoxy-bis(phenolate)] Complexes

International audienceYttrium [amino-alkoxy-bis(phenolate)]amido complexes have been used for the ring-opening polymerization (ROP) of racemic alkyl β-malolactonates (4-alkoxycarbonyl-2-oxetanones, rac-MLARs) bearing an allyl (All), benzyl (Bz) or methyl (Me) lateral ester function. The nature of the ortho-substituent on the phenolate rings in the metal ancillary dictated the stereocontrol of the ROP, and consequently the syndiotactic enrichment of the resulting polyesters. ROP promoted by catalysts with halogen (Cl, Br)-disubstituted ligands allowed the first reported synthesis of highly syndiotactic PMLARs (Pr ≥ 0.95); conversely, catalysts bearing bulky alkyl and aryl ortho-substituted ligands proved largely ineffective. All polymers have been characterized by 1H and 13C\1H\ NMR spectroscopy, MALDI-ToF mass spectrometry and DSC analyses. Statistical and thermal analyses enabled the rationalization of the chain-end control mechanism. Whereas the stereocontrol of the polymerization obeyed a Markov first-order (Mk1) model for the ROP of rac-MLABz and rac-MLAAll, the ROP of rac-MLAMe led to a chain end-control of Markov second-order type (Mk2). DFT computations suggest that the high stereocontrol ability featured by catalysts bearing Cl- and Br-substituted ligands does not likely originate from halogen bonding between the halogen substituent and the growing polyester chai