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Méthodes d’inférence symbolique pour les bases de données

/ Staworko Sławek / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 14-12-2015
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Ce mémoire est une courte présentation d’une direction de recherche, à laquelle j’ai activement participé, sur l’apprentissage pour les bases de données à partir d’exemples. Cette recherche s’est concentrée sur les modèles et les langages, aussi bien traditionnels qu’émergents, pour l’interrogation, la transformation et la description du schéma d’une base de données. Concernant les schémas, nos contributions consistent en plusieurs langages de schémas pour les nouveau modèles de bases de données que sont XML non-ordonné et RDF. Nous avons ainsi étudié l’apprentissage à partir d’exemples des schémas pour XML non-ordonné, des schémas pour RDF, des requêtes twig pour XML, les requêtes de jointure pour bases de données relationnelles et les transformations XML définies par un nouveau modèle de transducteurs arbre-à-mot. Pour explorer si les langages proposés peuvent être appris, nous avons été obligés d’examiner de près un certain nombre de leurs propriétés fondamentales, souvent souvent intéressantes par elles-mêmes, y compris les formes normales, la minimisation, l’inclusion et l’équivalence, la cohérence d’un ensemble d’exemples et la caractérisation finie. Une bonne compréhension de ces propriétés nous a permis de concevoir des algorithmes d’apprentissage qui explorent un espace de recherche potentiellement très vaste grâce à un ensemble d’opérations de généralisation adapté à la recherche d’une solution appropriée. L’apprentissage (ou l’inférence) est un problème à deux paramètres : la classe précise de langage que nous souhaitons inférer et le type d’informations que l’utilisateur peut fournir. Nous nous sommes placés dans le cas où l’utilisateur fournit des exemples positifs, c’est-à-dire des éléments qui appartiennent au langage cible, ainsi que des exemples négatifs, c’est-à-dire qui n’en font pas partie. En général l’utilisation à la fois d’exemples positifs et négatifs permet d’apprendre des classes de langages plus riches que l’utilisation uniquement d’exemples positifs. Toutefois, l’utilisation des exemples négatifs est souvent difficile parce que les exemples positifs et négatifs peuvent rendre la forme de l’espace de recherche très complexe, et par conséquent, son exploration infaisable.

Recherche rationnelle de matériaux oxocentrés: de la cristallochimie du bismuth vers l’application au lanthane

/ Colmont Marie / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 11-12-2015
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Les travaux scientifiques développés dans ce mémoire d’HDR présentent une synthèse des activités de recherches réalisées depuis septembre 2005 à l’Unité de Catalyse et de Chimie du Solide (UCCS), au sein du groupe "Oxydes Innovants et Diffractions avancées". Ils reposent sur : 1) la conception raisonnée d’oxi-phosphate de Bismuth oxo-centrés. En particulier, les structures non-centrosymétriques sont préférentiellement ciblées car potentiellement intéressantes pour leurs propriétés diélectriques, 2) la recherche de nouvelles phases au Bismuth par remplacement de groupements anioniques phosphates, et 3) la recherche de nouveaux composés oxo-centrés à base de Lanthane qui présentent des fonctionnalités notables telles que la photoluminescence ou les propriétés catalytiques. Les perspectives de recherches mettent en évidence une orientation particulière vers des matériaux fonctionnels. Ainsi, concernant les composés au Bismuth, il s’agira notamment d’explorer les mesures optiques et photocatalytiques de phases isolées au préalable. Différentes techniques de synthèse seront développées pour atteindre de nouvelles architectures structurales, par exemple la synthèse sous pression ou en solution (hydrothermale, liquides ioniques…). D’autre part, un effort particulier sera porté sur la rationalisation des relations structurales au sein de composés au Lanthane permettant ainsi d’aller, comme dans le cas des composés au bismuth, vers la prédiction structurale.

Palaeobiological and palaeoecological study of echinoderms and other microfossils during the “Cambrian explosion”

/ Clausen Sébastien / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 10-12-2015
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La transition néoprotérozoïque-cambrienne (580-520 Ma environ) représente l'un des épisodes les plus importants dans l'évolution de la biosphère terrestre. Cet événement biotique, également appelé "explosion cambrienne", se caractérise d'un point de vue évolutif par l'émergence et la diversification de la totalité ou de la quasi-totalité des embranchements connus actuellement, ainsi que par l'apparition polyphylétique de nombreux types de squelettes minéralisés (événement de biominéralisation). Cet événement peut également être considéré comme une radiation écologique qui marque une transition depuis des écosystèmes dominés par les communautés microbiennes vers une "Biosphère moderne" ("révolution agronomique") durant laquelle différentes communautés benthiques (et pélagiques) se sont succédé. Les interactions entre organismes augmentent significativement, amenant progressivement à une différenciation des niches écologiques et au développement de structures biotiques complexes (réseaux trophiques, utilisation de l'écospace) au sein d'un large spectre d'écosystèmes. Enfin, cet intervalle enregistre de nombreux événements paléogéographiques et paléoclimatiques. Il est ici proposé d'aborder ces différents aspects par l'étude de l'évolution de communautés benthiques cambriennes majeures et de ses contrôles biotiques et abiotiques, locaux à globaux. Les groupes étudiés comportent les consortia microbiens, les microfossiles à squelette minéralisé (emblématique de l'événement de biominéralisation) et principalement les échinodermes. Les échinodermes sont dans un premier temps proposés comme de bons marqueurs de l'explosion cambrienne. Il est ensuite montré, par l'exposé de résultats déjà obtenus, comment l'analyse des éléments désarticulés d'échinodermes cambriens, très abondants bien que peu étudiés, permet de fournir des informations importantes sur la paléobiologie, la paléoécologie et la phylogénie des groupes problématiques basaux de ce clade particulier au sein des deutérostomiens. Enfin, les implications pour la compréhension de l'Explosion Cambrienne et les perspectives de recherches sont discutées.

De l’économie politique à la politique économique et retour

/ Hyard Alexandra / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 09-12-2015
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L’interrogation centrale de mes recherches est la question politique en économie. Cette question est abordée d’un triple point de vue : 1) sous l’angle de l’histoire de la pensée économique avec le débat du XVIIIème siècle concernant la meilleure forme de gouvernement pour l’enrichissement d’une nation ; 2) relativement à l’économie des services et, plus particulièrement, aux choix collectifs en matière de transports et 3) au regard de la philosophie économique à travers l’œuvre d’Amartya Sen.

Du sel au diamant : minéraux en fluage à tous les étages !

/ Dimanov Alexandre / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 09-12-2015
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Mon mémoire concerne le comportement ductile et les mécanismes de fluage à haute température de roches silicatées de base de croûte (dominées par les plagioclases et les clinopyroxènes). Les lois de fluage de ces matériaux sont établies pour répondre aux besoins de la modélisation géodynamique basée sur le concept de profil de résistance mécanique de la lithosphère. En effet, par manque de données appropriées on a souvent assimilé le comportement de l’ensemble de la croûte à celui du quartz. De fait, la croûte inférieure est apparue comme étant intrinsèquement une zone de faiblesse mécanique entre le manteau supérieur (ductile-résistant) et la croûte supérieure (fragile-résistante). Cette vision est devenue un des grands paradigmes de la géodynamique : à savoir le modèle de la lithosphère continentale du « sandwich à la gélatine ». Mon travail s’est focalisé à revenir sur ce concept, en y apportant de nouvelles données rhéologiques. Le plan comporte trois grandes parties, qui présentent l’évolution des différentes approches que j’ai adoptées durant une quinzaine d’années. La première partie retrace une dizaine d’années d’études expérimentales classiques sur la rhéologie et les caractéristiques microstructurales de déformation a postériori. Il est montré que la résistance des roches de base de croûte n’est pas intrinsèquement inférieure à celles des roches du manteau supérieur. Aussi, les variations des profils rhéologiques de la lithosphère ne peuvent être dues à la seule minéralogie. Ces enveloppes de résistance avec la profondeur dépendent plus du type de déformation (localisation ou non), des mécanismes ductiles dominants (glissement aux joints versus plasticité cristalline), de l’évolution des microstructures et de la présence de fluides. Suit une période intermédiaire, où j’approfondis l’interprétation des données expérimentales à l’aide de simulations numériques aux éléments finis et où je montre l’extrême hétérogénéité des déformations et des contraintes locales à l’échelle de la microstructure. La dernière partie concerne cinq années de travaux expérimentaux et numériques sur le comportement rhéologique du NaCl monocristallin et polycristallin. Je montre que cet apparente « régression » vers un matériau analogue est en réalité un nécessaire retour aux origines, afin de comprendre les interactions entre les différents mécanismes physiques sous-jacents de l’écoulement ductile. La démarche choisie repose sur les observations in situ et la mesure de champs mécaniques complets multi-échelle par corrélation d’images numériques. Je conclus par une synthèse sur l’apport de ce « retour aux sources » et par les perspectives d’étendre les études multi-échelles in situ aux silicates.

Langages réflexifs pour le développement d’applications de robotique mobile

/ Fabresse Luc / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 08-12-2015
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Le cycle de développement actuel d’applications de robotique mobile est généralement long: développement, compilation, déploiement et exécution. Dans ce contexte, mon objectif de raccourcir ce cycle et permettre un retour immédiat (dans une logique live programming) en proposant de nouveaux langages, outils et infrastructures aux développeurs. Mes travaux de recherche se concentrent sur les couches hautes des applications robotiques (contraintes matérielles et temporelles plus faibles) et se fondent sur l'idée que les langages réflexifs sont de meilleurs candidats pour répondre à cet objectif, car ils offrent un haut niveau d'abstraction et intègrent déjà des mécanismes permettant l'adaptation et l'extension des programmes. Dans ce contexte, ce mémoire décrit les travaux que j'ai menés ou auxquels j'ai participé, notamment sur l’injection de la réflexion et l’amorçage de langages réflexifs. Ces contributions ont permis de proposer des infrastructures pour gérer les ressources limitées disponibles sur un robot mobile (e.g. mémoire, capacité de calcul) mais aussi déboguer à distance une application s'exécutant sur un robot mobile. Ces travaux ont été utilisés pour développer et comparer objectivement des applications de cartographie mono et multi-robots grâce à l’utilisation de métriques quantifiables (e.g. temps d'exploration, mémoire et CPU consommés) et à une infrastructure permettant de simuler le même code que celui qui serait déployé sur des robots réels. Les travaux présentés sont des solutions originales pour développer, tester, déployer, exécuter et évaluer des applications contraintes et mobiles comme celles pour robots autonomes. Ils ouvrent de nouvelles pistes de recherche comme le développement agile d'applications robotiques ou encore l'adaptation dynamique de ces applications pour une meilleure prise en compte du contexte.

Caractérisation et modélisation des matériaux magnétiques pour les dispositifs de conversion électromagnétique de l'énergie

/ Benabou Abdelkader / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 07-12-2015
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Les performances des dispositifs de conversion électromagnétique de l’énergie reposent en grande partie sur les propriétés des matériaux ferromagnétiques qui les constituent. Dans un contexte d’efficacité énergétique croissante, il devient alors primordial de disposer d’outils, notamment numériques, fiables et précis pour la conception de ces dispositifs. La bonne connaissance et la représentation réaliste du comportement des matériaux magnétiques permettent de contribuer à cet objectif. Ainsi, les travaux présentés s’inscrivent dans une démarche complète de la chaîne de modélisation d’un dispositif de conversion électrique, allant de la caractérisation expérimentale du matériau magnétique et sa modélisation jusqu’à l’implémentation du modèle dans un outil de calcul par éléments finis et la validation expérimentale sur des dispositifs réels. La synthèse de ces travaux de recherche s’articule autour de trois axes: la caractérisation des matériaux magnétiques, leur modélisation et leur exploitation/validation sur des dispositifs réels. Le premier axe traite principalement des techniques de caractérisation spécifiques développées pour extraire les informations sur les propriétés électromagnétiques des matériaux. Le second axe s’intéresse quant à lui aux modèles de matériaux (hystérésis magnétique, pertes fer, approche probabiliste …) et à l’implémentation de ces modèles dans un outil de modélisation numérique par éléments finis. Enfin, le troisième axe concerne la validation de ces modèles sur des cas concrets de dispositifs de conversion d’énergie.

Microsystèmes multi-physiques à l’interface des disciplines : de la conception aux applications

/ Talbi Abdelkrim / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 04-12-2015
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La présentation fera la synthèse de mes travaux de recherche dans le domaine des microsystèmes avec un positionnement aux interfaces des disciplines. Je présenterai dans une première partie les travaux ayant amené à la conception, à la fabrication, à la caractérisation et à l’intégration de nouveaux concepts de MicroSystèmes Magnéto-électroMécaniques (MMMS) flexibles, destinés à des champs applicatifs très variés incluant : le contrôle actif d’écoulement, la micro-fluidique, et les interfaces d’affichage de stimulations tactiles. Dans la seconde partie, seront présentés les travaux liés à : l’intégration des matériaux actifs (piézoélectriques et magnétostrictifs) dans les microsystèmes, la modélisation et l’ingénierie du couplage multi-physique dans les matériaux actifs composites, et enfin l’apport du concept des cristaux phononiques dans l’amélioration des performances et dans l'élaboration de concepts innovants de microsystèmes.

Contribution à la modélisation de la dynamique classique et quantique de processus moléculaires : applications aux interfaces solide/gaz et aux collisions réactives en phase gaz

/ Briquez Stéphane / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 04-12-2015
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Cette Habilitation à Diriger les Recherches est une synthèse de mes travaux de recherche, réalisés ces quinze dernières années, et qui concernent la description théorique des phénomènes dynamiques à l’échelle moléculaire. Pour cela, j’ai utilisé des méthodes numériques de minimisation, de dynamique quantique (méthodes quantiques dépendantes du temps, dites de propagation de paquets d’ondes quantiques) ou classiques (trajectoires classiques ou dynamique moléculaire classique) pour simuler des processus moléculaires, réactifs ou non, en phase gaz, à la surface de substrats ioniques, de la glace ou d’aérosols. Après une thèse (Université de Franche-Comté) portant sur la physisorption de petites molécules sur des surfaces ioniques, je me suis orienté, en arrivant à Lille, vers l’étude des collisions réactives indirectes en phase gazeuse par les méthodes quantiques dépendantes du temps. Ensuite, dans le cadre d’une thèse que j’ai encadrée, nous avons étudié la photodissociation de molécules halogénées adsorbées à la surface de la glace, en augmentant progressivement la complexité de la description du système étudié. Pour cette étude, nous avons appliqué la méthode quantique dépendante du temps MCTDH (Multi Configuration Time Dependent Hartree) qui permet d’envisager des systèmes de plus grande dimensionnalité. Plus récemment, je me suis engagé, d’une part, dans la description des propriétés des aérosols par des méthodes de dynamique moléculaire classique, et d’autre part dans l’étude des spectres infrarouge des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques en interaction avec une surface de glace, et notamment l’effet des anharmonicités, en utilisant la version multicouche du code MCTDH (MultiLayer-MCTDH).

Valorisation de la biomasse par voie catalytique : chaîne de valeur du glycérol

/ Katryniok Benjamin / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 03-12-2015
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La finitude de ressources fossiles et les préoccupations croissantes sur le changement climatique ont conduit à la recherche de ressources alternatives concernant les carburants et les produits chimiques. La glycérine a été identifiée comme une molécule plate-forme précieuse puisqu'elle est obtenue en grande quantité comme sous-produit de la transestérification d'huiles et de graisses (production de biodiesel). A partir de glycérol, une chaîne de valeur a été établie: le développement de catalyseurs et processus pour la déshydratation en acroléine, le développement de catalyseurs pour l'ammoxydation de l'acroléine en acrylonitrile et l'amination directe du glycérol sur des catalyseurs acides. En plus du développement des catalyseurs, un accent a été mis sur la compréhension du mécanisme catalytique: l'identification de la phase active, descripteurs pour la performance catalytique et l'établissement d'un mécanisme de réaction sur la base des produits identifiés. Pour faire suite au travail sur la chaîne de valeur à partir de glycérol, plusieurs réactions de déshydratation ont été étudiées, à savoir la déshydratation de butanediol en butadiène et la déshydratation de l'acide lactique en acide acrylique. Même si les deux sont des réactions de déshydratation, elles ont besoin de systèmes catalytiques bien distincts : tant que la déshydratation de butanediol est basée sur un catalyseur acide, la déshydratation de l'acide lactique s’est trouvée favorisée sur des catalyseurs basiques, phénomène qui s’explique par la différence entre les mécanismes de réaction. Enfin, deux nouvelles approches fondamentales concernant la synthèse de matériaux ont été développées. Tout d'abord, l'utilisation d'un agent structurant biosourcé pour la synthèse de silice mésoporeuse et l'encapsulation des hétéropolyacides en utilisant la méthode dite de la "bouteille autour du navire".

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