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Thèses soutenues 2018



  Misbah Razzaq, Intégration de données de séries temporelles phosphoprotéomiques dans des réseaux de connaissances antérieurs
Intégration de données de séries temporelles phosphoprotéomiques dans des réseaux de connaissances antérieurs
Auteur : Misbah Razzaq
Manuscript :


Mots-clés : Réseaux de signalisationProgrammation logiqueVérification de modèlesLignées cellulaires
Résumé

Les voies de signalisation canoniques traditionnelles aident à comprendre l'ensemble des processus de signalisation à l'intérieur de la cellule. Les données phosphoprotéomiques à grande échelle donnent un aperçu des altérations entre différentes protéines dans différents contextes expérimentaux. Notre objectif est de combiner les réseaux de signalisation traditionnels avec des données de séries temporelles phosphoprotéomiques complexes afin de démêler les réseaux de signalisation spécifiques aux cellules. Côté application, nous appliquons et améliorons une méthode de séries temporelles caspo conçue pour intégrer des données phosphoprotéomiques de séries temporelles dans des réseaux de signalisation de protéines. Nous utilisons une étude de cas réel à grande échelle tirée du défi HPN-DREAM BreastCancer. Nous déduisons une famille de modèles booléens à partir de données de séries temporelles de perturbations multiples de quatre lignées cellulaires de cancer du sein, compte tenu d'un réseau de signalisation protéique antérieur. Les résultats obtenus sont comparables aux équipes les plus performantes du challenge HPN-DREAM. Nous avons découvert que les modèles similaires sont regroupés dans l'espace de solutions. Du côté informatique, nous avons amélioré la méthode pour découvrir diverses solutions et améliorer le temps de calcul.


Date de soutenance : 05-12-2018
Président du jury : Jérémie Bourdon
Jury :
  • Frédéric Saubion [Président]
  • Céline Rouveirol [Rapporteur]
  • Thomas Sauter [Rapporteur]
  • Carito Guziolowski
  • Sara-Jane Dunn
  • Sabine Pérès

  Jing Chang, Évaluation des risques de troubles musculo-squelettiques liés au travail basée sur OpenSim
Évaluation des risques de troubles musculo-squelettiques liés au travail basée sur OpenSim
Auteur : Jing Chang
Manuscript :


Mots-clés : Modèle musculo-squelettiqueFatigue musculaireConception de poste de travailCharge de travailAnalyse de la charge de travailModélisation OpenSim
Résumé

Les troubles musculo-squelettiques liés au travail causent des maladies physiques et mentales chez les travailleurs, réduisent leur productivité et causent de grandes pertes aux industries et à la société. Cette thèse porte sur l'évaluation du risque physique de troubles musculo-squelettiques liés au travail, pour laquelle quatre points clés sont identifiés : la mesure de la charge de travail, l'évaluation de l'effet de l'accumulation de la charge de travail, la quantification des caractéristiques individuelles et l'intégration de l'évaluation des risques dans les outils de modélisation numérique humaine. Dans l'état de l'art, les études épidémiologiques des désordres musculo-squelettiques et les méthodes actuelles utilisées pour l'évaluation des risques physiques sont présentées, ainsi que les études concernant les quatre points clés. La deuxième partie présente une étude expérimentale portant sur 17 sujets afin d'explorer un nouvel indicateur de la fatigue musculaire avec EMG de surface. Dans la partie suivante, des développements sont faits pour intégrer un modèle de fatigue musculaire dans OpenSim, un logiciel de modélisation humaine numérique, avec lequel la diminution de capacité de chaque muscle est prévisible pour une tâche donnée. Les valeurs prévues peuvent s'appliquer à l'évaluation des risques physiques. La quatrième partie présente le travail de construction d'un modèle musculo-squelettique à chaîne complète dans OpenSim, étant donné qu'aucun modèle actuel ne couvre les muscles du torse et tous les membres. Une attention particulière est portée à la méthode utilisée par OpenSim pour adapter les propriétés inertielles du modèle aux individus. Les erreurs de la méthode sont évaluées à l'aide des données de référence provenant du scanner 3D du corps entier. Dans la dernière partie, le nouveau modèle de la chaîne complète est appliqué à l'analyse de la posture d'une tâche de perçage en hauteur. L'activité musculaire varie en fonction des postures, ce qui est suggéré comme indicateur des charges posturales.


Date de soutenance : 30-11-2018
Président du jury : Fouad Bennis(fouad.bennis@irccyn.ec-nantes.fr)
Jury :

      Simon Pierre Boulier, Etendre la théorie des types à l'aide de modèles syntaxiques
    Etendre la théorie des types à l'aide de modèles syntaxiques
    Auteur : Simon Pierre Boulier
    Manuscript :


    Mots-clés : Théorie des typesModèlesTraduction de programmeMétaprogrammationThéorie des types homotopiqueModèle cubique
    Résumé

    Cette thèse s'intéresse à la métathéorie de la théorie des types intuitionniste. Les systèmes que nous considérons sont des variantes de la théorie des types de Martin-Löf ou du Calcul des Constructions, et nous nous intéressons à la cohérence de ces systèmes ou encore à l'indépendance d'axiomes par rapport à ces systèmes. Le fil rouge de cette thèse est la construction de modèles syntaxiques, qui sont des modèles qui réutilisent la théorie des types pour interpréter la théorie des types. Dans une première partie, nous introduisons la théorie des types à l'aide d'un système minimal et de plusieurs extensions potentielles. Dans une seconde partie, nous introduisons les modèles syntaxiques donnés par traduction de programme et donnons plusieurs exemples. Dans une troisième partie, nous présentons Template-Coq, un plugin de métaprogrammation pour Coq. Nous montrons comment l'utiliser pour implémenter directement certains modèles syntaxiques. Enfin, dans une dernière partie, nous nous intéressons aux théories des types à deux égalités : une égalité stricte et une égalité univalente. Nous proposons une relecture des travaux de Coquand et. al. et Orton et Pitts sur le modèle cubique en introduisant la notion de fibrance dégénérée.


    Date de soutenance : 29-11-2018
    Président du jury : Nicolas Tabareau
    Jury :
    • Pierre Cointe [Président]
    • Thierry Coquand [Rapporteur]
    • Hugo Herbelin [Rapporteur]
    • Assia Mahboubi
    • Ambrus Kaposi

      Wissam Siblini, Apprentissage multi-label extrême : Comparaisons d'approches et nouvelles propositions
    Apprentissage multi-label extrême : Comparaisons d'approches et nouvelles propositions
    Auteur : Wissam Siblini
    Manuscript :
    Equipe : DUKE.


    Mots-clés : Multi-label extrêmeRéduction de dimensionArbre de décisionMéthodes économes
    Résumé

    Stimulé par des applications comme l’annotation de documents ou d’images, l’apprentissage multi-label a connu un fort développement cette dernière décennie. Mais les algorithmes classiques se heurtent aux nouveaux volumes des données multi-label extrême (XML) où le nombre de labels peut atteindre le million. Cette thèse explore trois directions pour aborder la complexité en temps et en mémoire du problème : la réduction de dimension multi-label, les astuces d’optimisation et d’implémentation et le découpage arborescent. Elle propose d’unifier les approches de réduction à travers une typologie et deux formulations génériques et d’identifier des plus performantes avec une méta-analyse originale des résultats de la littérature. Une nouvelle approche est développée pour analyser l’apport du couplage entre le problème de réduction et celui de classification. Pour réduire la complexité mémoire en maintenant les capacités prédictives, nous proposons également un algorithme d’estimation des plus grands paramètres utiles d’un modèle classique de régression one-vs-rest qui suit une stratégie inspirée de l’analyse de données en flux. Enfin, nous présentons un nouvel algorithme CRAFTML qui apprend un ensemble d’arbres de décision diversifiés. Chaque arbre effectue une réduction aléatoire conjointe des espaces d’attributs et de labels et implémente un partitionnement récursif très rapide. CRAFTML est plus performant que les autres méthodes arborescentes XML et compétitif avec les meilleures méthodes qui nécessitent des supercalculateurs. Les apports de la thèse sont complétés par la présentation d’un outil logiciel VIPE développé avec Orange Labs pour l’analyse d’opinions multi-label.


    Date de soutenance : 23-11-2018
    Président du jury : Pascale Kuntz
    Jury :

        Romain Rincé, Reconnaissance de comportements sur flux de données bruités enrichie par des observations structurées
      Reconnaissance de comportements sur flux de données bruités enrichie par des observations structurées
      Auteur : Romain Rincé
      Manuscript :
      Equipe : DUKE.


      Mots-clés : Traitement d’événements complexesGestion de l’incertitudeReconnaisance de comportementRéseaux logiques de MarkovProbLogChaînes de Markov non-homogènesWalkSAT
      Résumé

      Le traitement d’événements complexes (Complex Event Processing – CEP) consiste en l'analyse de flux de données afin d'en extraire des motifs et comportements particuliers décrits, en général, dans un formalisme logique. Dans l'approche classique, les données d'un flux – ou événements – sont supposées être l'observation complète et parfaite du système produisant ces événements. Cependant, dans de nombreux cas, les moyens permettant la collecte de ces données, tels que des capteurs, ne sont pas pour autant infaillibles et peuvent manquer la détection d'un événement particulier ou au contraire en produire. Dans cette thèse, nous nous sommes employé à étudier les modèles possibles de représentation de l’incertain et, ainsi, offrir au CEP une robustesse vis-à-vis de cette incertitude ainsi que les outils nécessaires pour permettre la reconnaissance de comportement complexe de façon pertinente les flux d'événements en se basant sur le formalisme des chroniques. Dans cette optique, trois approches ont été considérées. La première se base sur les réseaux logiques de Markov pour représenter la structure des chroniques sous un ensemble de formules logiques adjointe dune valeur de confiance. Nous montrons que ce modèle, bien que largement appliqué dans la littérature, est inapplicable pour une application concrète au regard des dimensions d'un tel problème. La seconde approche se basent sur des techniques issues de la communauté SAT pour énumérer l'ensemble des solutions possibles d'un problème donné et ainsi produire une valeur de confiance pour la reconnaissance dune chronique exprimée, encore une fois, sous une requête logique. Finalement, nous proposons une dernière approche basée sur les chaines de Markov pour produire un ensemble d'échantillons expliquant l'évolution du modèle en accord avec les données observées. Ces échantillons sont ensuite analysés par en système de reconnaissance pour compter les occurrences dune chronique particulière.


      Date de soutenance : 07-11-2018
      Président du jury : Philippe Leray(philippe.Leray@univ-nantes.fr)
      Jury :

          Marwa El Abri, Apprentissage des modèles probabilistes relationnels à partir des bases de données graphe
        Apprentissage des modèles probabilistes relationnels à partir des bases de données graphe
        Auteur : Marwa El Abri
        Manuscript :
        Equipe : DUKE.


        Mots-clés : Données partiellement structuréesApprentissageBases de données grapheModèle Relationnel ProbabilisteModèle Entité-Association ProbabilisteRéseau logique de Markov
        Résumé

        Historiquement, les Modèles Graphiques Probabilistes (PGMs) sont une solution d’apprentissage à partir des données incertaines et plates, appelées aussi données propositionnelles ou représentations attribut-valeur. Au début des années 2000, un grand intérêt a été adressé au traitement des données relationnelles présentant un grand nombre d’objets participant à des différentes relations. Les Modèles Probabilistes Relationnels (PRMs) présentent une extension des PGMs pour le contexte relationnel. Avec l’évolution rapide issue de l’internet, des innovations technologiques et des applications web, les données sont devenues de plus en plus variées et complexes. D’où l’essor du Big Data. Plusieurs types de bases de données ont été créés pour s’adapter aux nouvelles caractéristiques des données, dont les plus utilisés sont les bases de données graphe. Toutefois, tous les travaux d’apprentissage des PRMs sont consacrés à apprendre à partir des données bien structurées et stockées dans des bases de données relationnelles. Les bases de données graphe sont non structurées et n’obéissent pas à un schéma bien défini. Les arcs entre les noeuds peuvent avoir des différentes signatures. En effet, les relations qui ne correspondent pas à un modèle ER peuvent exister dans l'instance de base de données. Ces relations sont considérées comme des exceptions. Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons à ce type de bases de données. Nous étudions aussi deux types de PRMs à savoir, Direct Acyclic Probabilistic Entity Relationship (DAPER) et chaines de markov logiques (MLNs). Nous proposons deux contributions majeures. Premièrement, Une approche d’apprentissage des DAPERs à partir des bases de données graphe partiellement structurées. Une deuxième approche consiste à exploiter la logique de premier ordre pour apprendre les DAPERs en utilisant les MLNs pour prendre en considération les exceptions qui peuvent parvenir lors de l’apprentissage. Nous menons une étude expérimentale permettant de comparer nos méthodes proposées avec les approches déjà existantes.


        Date de soutenance : 02-10-2018
        Président du jury : Philippe Leray
        Jury :
        • Nahla Ben Amor
        • Emmanuel Mazer

          Mohammad Reza Maddah, Visualisation 3D et traitement d’images interactif pour l’assistance au placement des bras d’un robot chirurgical
        Visualisation 3D et traitement d’images interactif pour l’assistance au placement des bras d’un robot chirurgical
        Auteur : Mohammad Reza Maddah
        Manuscript :
        Equipe : DUKE.


        Mots-clés : Technologie médicaleAssistance opératoireRobotique chirurgicaleOptimisation multicritèresAnalyse d’imagesImagerie médicale
        Résumé

        La chirurgie robotisée a été développée pour pallier les difficultés de la chirurgie laparoscopique. Le robot da Vinci (Intuitive Surgical) est largement répandu dans les hôpitaux nord-américains et européens pour la chirurgie abdominale. Basé sur de la téléopération, il améliore la dextérité et la précision des opérations en chirurgie mini-invasive. Cependant, des recommandations incomplètes et des défauts ergonomiques du système, pour positionner les bras du robot à la surface l’abdomen du patient avant l’opération, créent un des principaux problèmes de la chirurgie robotisée : des organes inatteignables ou des collisions entre les instruments pendant l’opération. L’objectif de ces travaux de recherche est de proposer une nouvelle méthode de placement des bras du robot basée sur une assistance opératoire numérique utilisant l’analyse d’images médicales du patient et la modélisation 3D de la surface de son abdomen afin de calculer des positions des bras optimales en fonction des caractéristiques du robot, de la position des organes et du type de chirurgie.


        Date de soutenance : 27-09-2018
        Président du jury : Caroline Cao
        Jury :
        • Naly Rakoto-Ravalontsalama [Président]
        • Guillaume Morel [Rapporteur]
        • Erwan Kerrien [Rapporteur]
        • Katherine Lin

          Ekaterina Arafailova, Description fonctionnelle de contraintes sur des séquences et synthèse d’objets combinatoires
        Description fonctionnelle de contraintes sur des séquences et synthèse d’objets combinatoires
        Auteur : Ekaterina Arafailova
        Manuscript :
        Equipe : DUKE.


        Mots-clés : Programmation par contraintesAutomatesTransducteursExpressions régulièresSéries temporellesObjets combinatoires paramétrésInvariants linéaires et non-Linéaires
        Résumé

        A l’opposé de l’approche consistant à concevoir aucas par cas des contraintes et des algorithmes leur étant dédiés, l’objet de cette thèse concerne d’une part la description de familles de contraintes en termes de composition de fonctions, et d’autre part la synthèse d’objets combinatoires pour de telles contraintes. Les objets concernés sont des bornes précises, des coupes linéaires, des invariants non-linéaires et des automates finis ; leur but principal est de prendre en compte l’aspect combinatoire d’une seule contrainte ou d’une conjonction de contraintes. Ces objets sont obtenus d’une façon systématique et sont paramétrés par une ou plusieurs contraintes, par le nombre de variables dans une séquence, et par les domaines initiaux de ces variables. Cela nous permet d’obtenir des objets indépendants d’une instance considérée. Afin de synthétiser des objets combinatoires nous tirons partie de la vue déclarative de telles contraintes, basée sur les expressions régulières, ainsi que la vue opérationnelle, basée sur les automates à registres et les transducteurs finis. Il y a plusieurs avantages à synthétiser des objets combinatoires par rapport à la conception d’algorithmes dédiés : 1) on peut utiliser ces formules paramétrées dans plusieurs contextes, y compris la programmation par contraintes et la programmation linéaire, ce qui est beaucoup plus difficile avec des algorithmes ; 2) la synergie entre des objets combinatoires nous donne une meilleure performance en pratique ; 3) les quantités calculées par certaines des formules peuvent être utilisées non seulement dans le contexte de l’optimisation mais aussi pour la fouille de données.


        Date de soutenance : 25-09-2018
        Président du jury : Nicolas Beldiceanu
        Jury :
        • Claude Jard [Président]
        • Michela Milano [Rapporteur]
        • Stanislav Zivny [Rapporteur]
        • John N. Hooker

          Adel Hassan, Style et Meta-Style : Une autre façon de réutiliser l'évolution dans les architectures logicielles
        Style et Meta-Style : Une autre façon de réutiliser l'évolution dans les architectures logicielles
        Auteur : Adel Hassan
        Manuscript :
        Equipe : DUKE.


        Mots-clés : Style
        Résumé

        Au cours des dernières années, la taille et la complexité des systèmes logiciels ont considérablement augmenté, rendant le processus d'évolution de plus en plus complexe et consommant ainsi beaucoup de ressources et de temps. C’est pourquoi, l'architecture logicielle est devenue l'un des éléments les plus importants dans la planification et la mise en œuvre du processus d'évolution. L’architecture peut fournir une vue structurelle globale du système sans se focaliser sur les détails de bas niveau. Cette abstraction permet une meilleure compréhension des décisions de conception prises précédemment et un bon moyen d'explorer, d'analyser et de comparer des scénarii alternatifs de l'évolution. Aussi, la thématique de l'évolution dans les architectures logicielles a pris une importance significative aussi bien dans le monde académique que dans le monde industriel, et a conduit au développement de méthodes, de techniques et d’outils pouvant aider les architectes à planifier l’évolution d’un système. Dans cette lignée, nous avons introduit une approche de styles d'évolution afin de capitaliser les pratiques d'évolution récurrentes dans un domaine particulier et de favoriser leur réutilisation. Dans cette thèse, nous préconisons de relever les défis de la réutilisation de l’évolution de l'architecture logicielle en spécifiant un cadre de modélisation standard conforme à différents styles d'évolution et pouvant satisfaire les préoccupations de différentes équipes impliquées dans un processus d'évolution. Cette thèse a un double objectif : Premièrement, elle introduit un style de méta-évolution (langage de méta-modélisation) qui spécifie les éléments conceptuels de base nécessaires à la modélisation de l'évolution de l'architecture logicielle. Deuxièmement, elle introduit une nouvelle méthodologie pour développer un style d'évolution selon plusieurs vues et plusieurs abstractions. Cette approche multi-vues et multiabstractions permet de réduire la complexité du modèle de processus d'évolution en décomposant un style d'évolution en plusieurs vues, dont chacune d’entre elles couvre un ensemble d'aspects pertinents et répond aux préoccupations de différentes catégories d’utilisateurs. Enfin, afin de valider l'applicabilité et la faisabilité de notre approche, nous avons développé un prototype basé sur la plateforme de méta-modélisation ADOxx.


        Date de soutenance : 24-09-2018
        Président du jury : Mourad Oussalah
        Jury :
        • Henri Basson (rapporteur)
        • Kamel Barkaoui [Rapporteur]
        • Isabelle Borne (Examinatrice)
        • Christian Attiogbé

          David Sferruzza, Plateforme extensible de modélisation et de construction d'applications web correctes et évolutives, avec hypothèse de variabilité
        Plateforme extensible de modélisation et de construction d'applications web correctes et évolutives, avec hypothèse de variabilité
        Auteur : David Sferruzza
        Manuscript :
        Equipe : DUKE.


        Mots-clés : Ingénierie Dirigée par les ModèlesServices webGénération de codeVérification formelleGénie logiciel
        Résumé

        De nombreuses sociétés œuvrant dans le logiciel dépendent des technologies web pour tester des hypothèses de marché et ainsi développer des entreprises viables. Elles ont souvent besoin de construire rapidement des services web qui sont au cœur de leurs « Minimum Viable Products » (MVP). Dans ce contexte, la construction des services web doit permettre la variabilité des technologies et des spécifications, et favoriser la productivité des développeurs. Même si de nombreuses solutions existent pour développer des services web, le contexte industriel manque de techniques assurant une construction aisée et flexible, un bon fonctionnement et une facilité de maintenance des services web, tout en étant abordables par des développeurs généralistes. Dans le but de réduire ces limitations, nous proposons une méthode de développement de services web basée sur l'Ingénierie Dirigée par les Modèles et adaptée pour (i) le prototypage rapide, (ii) la vérification de modèle, (iii) la compatibilité avec les langages de programmation classiques et (iv) l'alignement automatique entre documentation et implémentation. Cette méthode se base sur un méta-modèle volontairement minimaliste, qui est accompagné de règles de cohérence sémantique, et dont les modèles peuvent être dérivés de modèles OpenAPI 3.0 étendus. Nous fournissons également un outil, SWSG, qui automatise une grande partie de ce processus. SWSG permet notamment de générer le code des services web de manière à l'intégrer à une application utilisant le framework PHP Laravel. Enfin, nous évaluons notre approche au travers de cas d'étude.


        Date de soutenance : 13-09-2018
        Président du jury : Christian Attiogbé
        Jury :
        • Régine Laleau (Président)
        • Jean-Paul Bodeveix (Rapporteur)
        • Marianne Huchard (Rapporteur)
        • Achour Mostefaoui (Examinateur)
        • Jérôme Rocheteau (Examinateur)
        • Arnaud Lanoix (Invité)
        • Mathieu Le Gac (Invité)

          Bastien Confais, Conception d'un système de partage de données adapté à un environnement de Fog Computing
        Conception d'un système de partage de données adapté à un environnement de Fog Computing
        Auteur : Bastien Confais
        Manuscript :
        Equipe : DUKE.


        Mots-clés : Fog ComputingStockage distribuéLocalisation de donnéesArbre des plus courts cheminsGrid'5000IPFSRozoFS
        Résumé

        L'informatique utilitaire a évolué au fil des années pour aboutir à ce que nous appelons aujourd'hui le Cloud Computing. Pourtant, ces infrastructures ne sont pas adaptées pour répondre aux besoins de l'Internet des Objets ayant des besoins de calculs à faible latence malgré des ressources limitées. C'est pourquoi, en 2012, Cisco a proposé le paradigme de Fog Computing, consistant à répartir des serveurs sur de nombreux sites placés près des utilisateurs. Dans cette thèse, nous cherchons à créer une solution de stockage unifiée entre les différents sites de Fog. Notre première contribution consiste à évaluer si les solutions de stockage existantes peuvent être utilisées dans un tel environnement. Nous montrons que la solution de stockage InterPlanetary FileSystem (IPFS) reposant sur un protocole similaire à BitTorrent et une table de hachage distribuée (DHT) pour localiser les données est la plus prometteuse. Toutefois, le trafic réseau inter-sites généré impacte négativement les temps de lecture. Notre seconde contribution consiste à coupler IPFS au système de fichiers distribué RozoFS pour limiter ces échanges inter-sites dans le cas d'accès à des données stockées sur le site local. Enfin, notre dernier axe de recherche vise à localiser les données grâce à un protocole reposant sur un arbre des plus courts chemins, de façon à confiner le trafic réseau et à privilégier les nœuds atteignables avec une faible latence. Grâce à de nombreuses expérimentations sur la plateforme Grid'5000, nous montrons que le couplage à un système de fichiers réduit en moyenne de 34 % les temps d'accès et que notre protocole de localisation permet un gain de 20 % du temps de localisation des données.


        Date de soutenance : 10-07-2018
        Président du jury : Benoît Parrein, Maître de Conférences titulaire de l’HDR, Université de Nantes
        Jury :
        • Sara Bouchenak, Professeur des Universités, INSA, Lyon [Président]
        • Frédéric Desprez, Directeur de Recherche Inria, Grenoble [Rapporteur]
        • Marcelo Dias de Amorim, Directeur de Recherche CNRS, LIP6, Paris [Rapporteur]
        Annexes :

          Marija Tomic, Manipulation robotique à deux mains inspirée des aptitudes humaines
        Manipulation robotique à deux mains inspirée des aptitudes humaines
        Auteur : Marija Tomic
        Manuscript :
        Equipe : DUKE.


        Mots-clés : Habileté humaineCommande optimale inverseCinématique inverseImitation de mouvements humainsRobots humanoïdes
        Résumé

        Le nombre de robot humanoïde s’est accru ces dernières années pour pouvoir collaborer avec l’homme ou le remplacer dans des tâches fastidieuses. L’objectif de cette thèse est de transférer aux robots humanoïdes, des habilités ou compétences humaines, en particulier pour des mouvements impliquant une coordination entre les deux bras. Dans la première partie de la thèse, un processus de conversion d’un mouvement humain vers un mouvement de robot, dans un objectif d’imitation est proposé. Comme les humains possèdent beaucoup plus de degrés de liberté qu’un robot humanoïde, les mouvements identiques ne peuvent pas être produits, les caractéristiques(longueurs des corps) peuvent aussi être différentes. Notre processus de conversion prend en compte l’enregistrement des localisations de marqueurs attachés aux corps de l’humain et des articulations pour améliorer les processus d’imitation. La deuxième partie de la thèse vise à analyser les stratégies de génération du mouvement utilisées par l’homme. Les mouvements humains sont supposés optimaux et notre objectif est de trouver un critère à minimiser pendant les manipulations. Nous faisons l’hypothèse que ce critère est une combinaison de critères classiquement utilisés en robotique et nous recherchons les poids de chaque critère qui représente au mieux le mouvement humain. De cette façon, une approche de commande cinématique optimale peut ensuite être utilisée pour générer des mouvements du robot humanoïde.


        Date de soutenance : 04-07-2018
        Président du jury : Christine Chevallereau
        Jury :
        • Željko Ðurović [Président]
        • Philippe Fraisse [Rapporteur]
        • Aleksandar Rodić
        • Yannick Aoustin

          Jiuchun Gao, Planification des mouvements optimaux dans les systèmes robotiques redondants pour un processus d'enroulement filamentaire composite automatisée
        Planification des mouvements optimaux dans les systèmes robotiques redondants pour un processus d'enroulement filamentaire composite automatisée
        Auteur : Jiuchun Gao
        Manuscript :
        Equipe : COMMANDE.


        Mots-clés : Planification de movementsTrajectoire temp-optimaleSystème robotique redondantProgrammation dynamique
        Résumé

        La thèse traite de la planification des mouvements optimaux dans les systèmes robotiques redondants pour l'automatisation des processus d’enroulement filamentaire. L'objectif principal est d'améliorer la productivité des cellules de travail en développant une nouvelle méthodologie d'optimisation des mouvements coordonnés du robot manipulateur, du positionneur de pièce et de l'unité d'extension de l'espace de travail. Contrairement aux travaux précédents, la méthodologie proposée offre une grande efficacité de calcul et tient compte à la fois des contraintes technologiques et des contraintes du système robotique, qui décrivent les capacités des actionneurs et s'expriment par les vitesses et accélérations maximales admissibles dans les articulations actionnées. La technique développée est basée sur la conversion du problème continu original en un problème combinatoire, où toutes les configurations possibles des composants mécaniques sont représentées sous la forme d'un graphe multicouche dirigé et le mouvement temporel optimal est généré en utilisant le principe de programmation dynamique. Ce mouvement optimal correspond au plus court chemin sur le graphique satisfaisant les contraintes de lissage. Les avantages de la méthodologie développée sont confirmés par une application industrielle d’enroulement filamentaire pour la fabrication de pièces thermoplastiques au CETIM.


        Date de soutenance : 29-06-2018
        Président du jury : Anatol Pashkevich
        Jury :
        • Benoît Furet [Président]
        • Gabriel Abba [Rapporteur]
        • Hélène Chanal [Rapporteur]
        • Sylvain Miossec
        • Claire Dumas

          Jiuchun Gao, Planification des mouvements optimaux dans les systèmes robotiques redondants pour un processus d'enroulement filamentaire composite automatisée
        Planification des mouvements optimaux dans les systèmes robotiques redondants pour un processus d'enroulement filamentaire composite automatisée
        Auteur : Jiuchun Gao
        Manuscript :
        Equipe : COMMANDE.


        Mots-clés : Système robotique redondantPlanification de mouvementsTrajectoire temps-optimaleProgrammation dynamiqueEnroulement filamentaire
        Résumé

        La thèse traite de la planification des mouvements optimaux dans les systèmes robotiques redondants pour l'automatisation des processus d’enroulement filamentaire. L'objectif principal est d'améliorer la productivité des cellules de travail en développant une nouvelle méthodologie d'optimisation des mouvements coordonnés du robot manipulateur, du positionneur de pièce et de l'unité d'extension de l'espace de travail. Contrairement aux travaux précédents, la méthodologie proposée offre une grande efficacité de calcul et tient compte à la fois des contraintes technologiques et des contraintes du système robotique, qui décrivent les capacités des actionneurs et s'expriment par les vitesses et accélérations maximales admissibles dans les articulations actionnées. La technique développée est basée sur la conversion du problème continu original en un problème combinatoire, où toutes les configurations possibles des composants mécaniques sont représentées sous la forme d'un graphe multicouche dirigé et le mouvement temporel optimal est généré en utilisant le principe de programmation dynamique. Ce mouvement optimal correspond au plus court chemin sur le graphique satisfaisant les contraintes de lissage. Les avantages de la méthodologie développée sont confirmés par une application industrielle d’enroulement filamentaire pour la fabrication de pièces thermoplastiques au CETIM.


        Date de soutenance : 29-06-2018
        Président du jury : Anatol Pashkevich
        Jury :
        • Benoît Furet [Président]
        • Gabriel Abba [Rapporteur]
        • Hélène Chanal [Rapporteur]
        • Sylvain Miossec
        • Stéphane Caro
        • Claire Dumas

          Thanh Nghi Ngo, Une approche PLM pour supporter les collaborations et le partage des connaissances dans le secteur médical : Application aux processus de soins par implantation de prothèses
        Une approche PLM pour supporter les collaborations et le partage des connaissances dans le secteur médical : Application aux processus de soins par implantation de prothèses
        Auteur : Thanh Nghi Ngo
        Manuscript :
        Equipe : COMMANDE.


        Mots-clés : Processus de soinsProthèsePartage des donnéesRéutilisation des connaissances
        Résumé

        Le secteur médical est un domaine dynamique en constante évolution, nécessitant des améliorations continues de ses processus métier et une assistance intelligente aux acteurs impliqués. Ce travail de thèse se focalise sur le processus de soins nécessitant l’implantation d’une prothèse. La particularité de ce processus est qu’il met en interaction deux cycles de vie appartenant respectivement au domaine médical et celui de l’ingénierie. Ceci implique plusieurs actions de collaboration entre des acteurs métier très variés. Cependant, des problèmes de communication et de partage de connaissances peuvent exister en raison de l’hétérogénéité de la sémantique utilisée et des pratiques métiers propres à chaque domaine.Dans ce contexte, ce travail de thèse s’intéresse aux apports des approches d’ingénierie des connaissances et de gestion du cycle de vie du produit pour répondre aux problématiques sous-jacentes au processus de soins médicaux nécessitant l’implantation d’une prothèse. Pour se faire, un cadre conceptuel est proposé pour analyser les connexions entre les cycles de vie de maladie (domaine Médical)et de la prothèse (domaine d’ingénierie). Sur la base de cette analyse, un modèle sémantique sous forme d’une ontologie pour le domaine médical est définit dans le cadre de la construction d’une approche PLM à base de connaissances. L’application de cette proposition est démontrée à travers l’implémentation de quelques fonctions utiles dans un outil PLM du marché nommé AUDROS.


        Date de soutenance : 27-06-2018
        Président du jury : Alain Bernard
        Jury :
        • Nada Matta [Président]
        • Benoît Eynard [Rapporteur]
        • Vincent Cheutet [Rapporteur]
        • Marianne Allanic
        • Farouk Belkadi

          Matthieu Quantin, Proposition de chaînage des connaissances historiques et patrimoniales. Approche multi-échelles et multi-critères de corpus textuels
        Proposition de chaînage des connaissances historiques et patrimoniales. Approche multi-échelles et multi-critères de corpus textuels
        Auteur : Matthieu Quantin
        Manuscript :
        Equipe : COMMANDE.


        Mots-clés : PatrimoineNumériqueTEIHistoireConnaissances
        Résumé

        Les humanités défient les capacités du numérique depuis 60 ans. Les années 90 marquent une rupture, énonçant l’espoir d’une interprétation qualitative automatique de données interopérables devenues « connaissances ». Depuis 2010, une vague de désillusion ternit ces perspectives, le foisonnement des humanités numériques s’intensifie. Au cœur de ce paysage complexe, nous proposons une méthode implémentée produisant différentes vues d’un corpus textuel pour (1) l’analyse en interaction avec les connaissances qualitatives de l’historien et (2) la documentation numérique en contexte patrimonial (musée, site) auprès d’un public avisé. Les vues du corpus sont des graphes multiples pondérés, les documents sont des sommets liés par des arêtes renseignant les proximités sémantiques, temporelles et spatiales. Cette méthode vise à co-créer des connaissances historiques. À l’utopie d’une modélisation des connaissances qualitatives de l’historien, nous préférons l’heuristique pragmatique : l’interprétation de quantifications du corpus suscite l’émergence de nouvelles certitudes et hypothèses. Par ailleurs, notre approche (type OLAP) ouvre des parcours et accès personnalisés à chaque usager pour la documentation/analyse du patrimoine numérique voire 3D. Plusieurs cas d’étude valident les méthodes proposées et ouvrent des perspectives d’applications industrielles.


        Date de soutenance : 27-06-2018
        Président du jury : Alain Bernard
        Jury :
        • Florent Laroche
        • Jean-Louis Kerouanton
        • Muriel Guedj
        • Vincent Cheutet
        • Bruno Bachimont
        • Andras Riel
        • Livio De Luca

          Bogdan Khomutenko, Contribution à la Perception Visuelle Basée Caméras Grand Angle pour la Robotique Mobile et Les Véhicules Autonomes
        Contribution à la Perception Visuelle Basée Caméras Grand Angle pour la Robotique Mobile et Les Véhicules Autonomes
        Auteur : Bogdan Khomutenko
        Manuscript :
        Equipe : COMMANDE.


        Mots-clés : ÉtalonnageReconstruction 3DLocalisation directe
        Résumé

        Ce travail de thèse présente un nouveau modèle de projection pour les cameras fisheye, qui est mathématiquement simple et pourtant montre une haute précision une fois appliqué aux caméras réelles. Les propriétés géométriques de ce modèle ont été analysées en utilisant le concept de surface de projection, introduit dans ce travail. En particulier, une inverse analytique de ce modèle a été établie, ainsi qu'une équation implicite des projections de lignes droites. Cette dernière nous a permis de développer une méthode de reconstruction 3D directe basée vision pour les caméras fisheye sans rectifier les images. Cela a été fait grâce à une algorithme de rastérisation de courbes implicites. Cet algorithme de reconstruction nous permet d'employer le Semi-Global Matching pour obtenir une reconstruction 3D précise. Tous ces éléments ont été employés dans un système de localisation visuelle directe avec deux méthodes de recalage d'images : minimisation d'erreur photométrique et maximisation d'information mutuelle. L'étalonnage intrinsèque et extrinsèque d'un robot mobile équipé de caméras fisheye a été considéré et une toolbox d'étalonnage a été développée.


        Date de soutenance : 15-06-2018
        Président du jury : Philippe Martinet
        Jury :
        • Éric Marchand [Président]
        • Patrick Rives [Rapporteur]
        • Pascal Vasseur [Rapporteur]
        • Claire Dune
        • Gaëtan Garcia

          Penghuan Liu, Optimisation numérique et statistique pour la microscopie à éclairement structuré non contrôlé
        Optimisation numérique et statistique pour la microscopie à éclairement structuré non contrôlé
        Auteur : Penghuan Liu
        Manuscript :
        Equipe : COMMANDE.


        Mots-clés : Imagerie super-résolueOptimisation numériqueÉclairement de speckleEstimation à minimum de contrasteParcimonie conjointe
        Résumé

        La microscopie à éclairements structurés(structured illumination microscopy, SIM) permet de dépasser la limite de résolution en microscopie optique due à la diffraction, en éclairant l’objet avec un ensemble de motifs périodiques parfaitement connus. Cependant, il s’avère difficile de contrôler exactement la forme des motifs éclairants. Qui plus est, de fortes distorsions de la grille de lumière peuvent être générées par l’échantillon lui-même dans le volume d’étude, ce qui peut provoquer de forts artefacts dans les images reconstruites. Récemment, des approches dites blind-SIM ont été proposées, où les images sont acquises à partir de motifs d’éclairement inconnus, non-périodiques, de type speckle,bien plus faciles à générer en pratique. Le pouvoir de super résolution de ces méthodes a été observé, sans forcément être bien compris théoriquement. Cette thèse présente deux nouvelles méthodes de reconstruction en microscopie à éclairements structurés inconnus (blind speckle-SIM) : une approche conjointe et une approche marginale. Dans l’approche conjointe, nous estimons conjointement l’objet et les motifs d’éclairement au moyen d’un modèle de type Basis Pursuit DeNoising (BPDN) avec une régularisation en norme lp,q où p=>1 et 0


        Date de soutenance : 25-05-2018
        Président du jury : Jérôme Idier
        Jury :
        • David Rousseau [Président]
        • Laurent Mugnier [Rapporteur]
        • Jean-François Giovannelli [Rapporteur]
        • Perrine Paul-Gilloteaux
        • Sébastien Bourguignon

          Ibrahim Guenoune, Commandes non linéaires robustes de systèmes éoliens
        Commandes non linéaires robustes de systèmes éoliens
        Auteur : Ibrahim Guenoune
        Manuscript :
        Equipe : COMMANDE.


        Mots-clés : Éolienne à vitesse et angle de calage variablesÉolienne double rotorCommande par mode glissant
        Résumé

        Le travail de cette thèse s’inscrit dans la commande non linéaire des structures éoliennes. Le premier objectif de cette thèse est la commande d’une éolienne standard fonctionnant à vitesse et angle de calage variables. Les stratégies de commande proposées permettant de commander l’éolienne dans des zones de fonctionnement différentes (optimisation et limitation de la puissance produite). Le deuxième objectif consiste en la conception de commande d’une nouvelle structure d’éolienne à double rotor. L’originalité de cette structure réside dans le fait qu’elle peut pivoter face au vent sans actionneur dédié, et ce grâce à la rotation libre du bras portant les deux éoliennes. Deux architectures de commande sont proposées afin d’orienter la structure face au vent : l’une crée un différentiel des angles de calage des pales des deux éoliennes, l’autre agissant via la différence de puissance produite par les deux génératrices. Étant donné que l’environnement est incertain et fortement perturbé (variations du vent, erreurs de modélisation, bruits de mesure), des lois de commande non linéaires robustes sont proposées. L’efficacité des stratégies de commande a été vérifiée selon différents scénarios.


        Date de soutenance : 08-02-2018
        Président du jury : Franck Plestan
        Jury :
        • Brahim Cherki [Président]
        • Mohamed Djemai [Rapporteur]
        • Salim Labiod [Rapporteur]
        • Rachid Outbib

          Lori Lemazurier, Conception d’un système avancé de réacteur PWR flexible par les apports conjoints de l’ingénierie système et de l’automatique
        Conception d’un système avancé de réacteur PWR flexible par les apports conjoints de l’ingénierie système et de l’automatique
        Auteur : Lori Lemazurier
        Manuscript :
        Equipe : COMMANDE.


        Mots-clés : Contrôle-commande de réacteur nucléaireCommande multi-objectifRégulateur à gains séquencésCommande prédictiveIngénierie systèmeVérification et validation
        Résumé

        Devant l’augmentation de la part des énergies renouvelables en France, cette thèse propose d’étudier l’augmentation de la flexibilité des réacteurs à eau pressurisée en croisant deux disciplines pour, chacune, atteindre des objectifs complémentaires : l’Ingénierie Système (IS) et l’Automatique.Dans le contexte de l’ingénierie de systèmes complexes et du Model Based Systems Engineering, ce travail propose dans un premier temps une méthode de conception se fondant sur les principes normatifs de l’IS et respectant les habitudes et les pratiques courantes en ingénierie de Framatome. Cette méthode a pour vocation de formaliser et assurer le passage des exigences aux architectures et d’améliorer les capacités de vérification des modèles développés lors de la conception. Elle s’organise autour de langages de modélisation interopérables, couvrant l’ensemble des processus promus par l’IS. La méthode proposée est appliquée sur le système dont les performances sont les plus limitantes dans le contexte de l’augmentation de flexibilité : le Core Control. Ce composant algorithmique du réacteur assure le contrôle des paramètres de fonctionnement du cœur : la température moyenne, la distribution axiale de puissance et la position des groupes de grappes.La thèse propose ensuite des contributions techniques relevant du champ de l’Automatique. Il s’agit de concevoir un système de régulation répondant aux exigences issues de la formalisation IS évoquée ci-dessus. La solution proposée repose sur une stratégie de commande hiérarchisée, utilisant la complémentarité des approches dites de commande multi-objectif, de séquencement de gains et enfin de commande prédictive. Un modèle de réacteur nucléaire simplifié innovant est développé à des fins de conception du système de régulation et de simulations intermédiaires. Les résultats obtenus ont montré les capacités d’adaptation de la démarche proposée à des spécifications diverses. Les performances atteintes sont très encourageantes lorsque évaluées en simulation à partir d’un modèle réaliste et comparées à celles obtenues par les modes de pilotages classiques.


        Date de soutenance : 02-02-2018
        Président du jury : Philippe Chevrel
        Jury :
        • Marija Jankovic [Rapporteur]
        • Henri Bourlès [Rapporteur]
        • Nicolas Petit
        • Eric Bonjour
        • Mohamed Yagoubi

          Chris Hartmann, Automatisation de la synthèse d’architectures appliquée aux aéronefs à voilure tournante
        Automatisation de la synthèse d’architectures appliquée aux aéronefs à voilure tournante
        Auteur : Chris Hartmann
        Manuscript :
        Equipe : COMMANDE.


        Mots-clés : Ingénierie systèmeSatisfaction de problèmes sous contraintesSynthèse
        Résumé

        Les travaux, présentés dans ce manuscrit de thèse, s’inscrivent dans les courants de l’Ingénierie Système et de la synthèse assistée par ordinateur. Une méthodologie outillée à l’aide d’un logiciel a été développée et est détaillée. Le processus de synthèse semi-automatisé est organisé en trois grandes phases : l’extraction du besoin et sa transformation en spécification du système à concevoir, une synthèse des architectures logiques et une analyse des architectures physiques. L’extraction et la transformation du besoin est une étape manuelle dans la méthodologie proposée. Elle s’appuie grandement sur des travaux précédents du champ de l’Ingénierie Système. L’objectif de ce sous-processus est d’obtenir une représentation du système compréhensible par l’utilisateur et interprétable par le logiciel. Les parties prenantes, les situations de vie que le système va rencontrer, les besoins, les exigences et les interfaces avec l’environnement sont modélisés. La synthèse, ou génération, des architectures logiques, est le résultat de la modélisation précédente du système. Un code C++ permet la transformation du problème de synthèse en expressions mathématiques qui sont résolues à l’aide d’un solveur CSP entier. Le résultat de ce sous-processus est un ensemble de graphes, triés par famille. Ces graphes représentent toutes les architectures logiques viables vis-à-vis des connexions entre ses sous-systèmes. L’analyse des architectures physiques permet d’écrire, pour chaque architecture logique, un système d’équations physiques non-linéaires mais non différentielles pour une première étape de prédimensionnement. Ces systèmes, écrits sous la forme de problèmes d’optimisation sont ensuite résolus à l’aide d’un solveur CSP réel. Au final, les architectures sont triées suivant la valeur d’une variable d’état commune à toutes les alternatives.


        Date de soutenance : 30-01-2018
        Président du jury : Alain Bernard
        Jury :
        • Louis Rivest [Président]
        • Marija Jankovic [Rapporteur]
        • Jérôme Pailhes [Rapporteur]
        • Raphaël Chenouard
        • Michel Aldanondo
        • Daniel Brissaud
        • Emmanuel Mermoz

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