Ce mémoire traite de méthodes arborescentes pour la résolution de problèmes combinatoires d’optimisation ou de décision. Le premier chapitre présente les contributions apportées pour les méthodes à divergences : modes de comptage, heuristique dynamique à pondération de variables et utilisation de bornes ou de règles de sélection des divergences. Le deuxième chapitre traite de propagation de contraintes pour l’ordonnancement disjonctif avec contraintes temporelles généralisées. Des extensions de propagations efficaces pour ces contraintes sont proposées et des applications à la résolution de différents problèmes pratiques d’ordonnancement sont présentées. Le troisième chapitre s’intéresse à un problème de calcul d’itinéraires en transport multimodal intégrant des contraintes de faisabilité des itinéraires. Le problème étudié (minimisation du temps de trajet et du nombre de transferts) est polynomial et différentes variantes basées sur l’algorithme de Dijkstra sont présentées et évaluées sur un cas réel.

Les travaux qui seront présentés s’inscrivent dans le contexte très évolutif de la photonique, où la diode laser joue un rôle clé pour le développement de systèmes photoniques. Après près de 50 ans de travaux de recherche, la diode laser n’est pas encore arrivée à maturité. Au cœur des télécommunications optiques, son architecture a tout d’abord évolué pour faire face à la montée en débit et répondre aux exigences des réseaux multiplexés en longueur d’onde : à l’aube des années 2000, j’ai pu ainsi contribuer, en tant qu’ingénieur à Alcatel-Thales III-V Lab, aux recherches menées sur les diodes laser pour les futurs développements des réseaux d’accès. Dans la même période, les progrès des nanotechnologies et l’émergence de la nano photonique ont conduit à explorer de nouvelles architectures de lasers à semi-conducteurs, notamment au sein de laboratoires académiques. C’est ainsi que, pendant mon doctorat, j’ai participé aux études pionnières sur les lasers à fontaine quantique, et que depuis mon entrée au CNRS en 2003, j’étudie de nouvelles architectures de lasers à base de cristaux photoniques, susceptibles non seulement de surpasser les performances des sources actuelles mais de répondre aussi aux défis de l’intégration sur puce de systèmes laser.

Nous nous intéressons aux calculs automatiques de trajectoires sans collision prenant en compte les contraintes du système pour effectuer une tâche. Pour un robot articulé en terrain accidenté, nous proposons une solution qui garantit les contraintes de validité de la trajectoire. Puis, nous montrons comment transformer une solution géométrique en une suite de tâches référencées capteurs (lien planification/localisation/contrôle). Enfin, nous abordons la résolution de problèmes de recouvrement de surface. Nous améliorons l’efficacité des méthodes probabilistes lors de la phase d’exploration et par interaction avec un opérateur humain avec un algorithme RRT-interactif. Afin de générer des mouvements réalistes et de comprendre le mouvement humain, nous avons appliqué des principes moteurs neurobiologiques pour le contrôle du geste d'atteinte des robots humanoïdes, avec pour objectif de l’intégrer dans les méthodes de planification. La conclusion aborde plusieurs perspectives de recherche.

Dès les années 1990-2000, la miniaturisation de la microélectronique vers une maîtrise des procédés à l’échelle atomique a posé le problème des outils de simulations dédiés à l’étalonnage des différents paramètres des procédés technologiques. Les moyens traditionnels sont devenu obsolètes. Nous avons bâti une nouvelle génération d’outils de simulation multi-niveaux (de l'échelle atomique à l'échelle mesoscopique) plus près des mécanismes microscopiques mis en jeu. Nos simulations ont porté essentiellement sur les oxydes ultra-minces de la microélectronique ultime. Les évolutions des nanotechnologies vers la biologie, les biotechnologies, les matériaux ou les technologies bio-inspirées ouvrent de nombreuses perspectives de renouvellement des technologies et dispositifs classiques. Pourtant, les outils et stratégies actuels de modélisation moléculaire apparaissent limités dans leur pouvoir de prédiction.
Dans cette perspective, nos approches de modélisation par Modes Statiques jettent les bases d’une prise en compte explicite de la flexibilité biomoléculaire. Elles ouvrent la voie de modélisations plus complexes de prédiction du comportement fonctionnel de biomolécules mises en contact avec des nano-objets et milieux non abiologiques.

Ce travail porte sur les méthodologies guidées par les modèles sémantiques et les paradigmes architecturaux nécessaires pour la conception et le
développement d’une couche transport de nouvelle génération pour les applications multimédias et dans des environnements mobiles sans fil. Une
méthodologie est proposée guidée par les modèles et une implémentation sous la forme d’un modèle sémantique pour la conception des protocoles de transport avancés. Les travaux concernent la conception UML et l’implémentation JAVA d'un protocole de transport orienté composants étendus suivant les paradigmes des architectures orientées services et basées composants.
Nous contribuons ainsi aux stratégies d’adaptabilité guidées par les modèles pour gérer l'adaptation comportementale et structurelle des protocoles de transport. Enfin, la conception et le développement d’une couche transport orientée composants et services est proposé qui permettra d’aboutir à des propriétés d'adaptabilité puis d'autonomie suivant le cadre de l'autonomic computing basés sur les ontologies.