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The continued development of non invasive methods of mapping the electri-cal activity of the heart is motivated by the general hope that they may be clinically useful in the diagnosis and treatment of cardiac rhythm disorders, responsible for 80% of the 350,000 sudden cardiac arrest deaths that occur each year in Europe [LZ06]. Non-invasive electrocardiographic imaging (ECGI) provides real-time panoramic images of epicardial electrical activity from potential measurements on the surface of the torso. Though several methods have been developped for ECGI, recent validation studies have demonstrated that current implementations are inaccurate in reconstructing electrical activity in the presence of conduction anomalies and in structurally heterogeneous hearts. ECGI is known to produce artificial lines of block in healthy tissue, raising doubts about the ability of these methods to detect the presence of regions of true conduction slowly in structurally abnormal hearts.The objective of this thesis is to develop a new method in order to improve ECGI and its ability to detect regions of slow conduction in the presence of structural abnormalities.First, we presented a new method for solving the inverse problem of electro-cardiography. The idea of the method is to combine the solutions obtained with classical formulations in order to select the most accurate method in each area and at each time step, based on their residuals of the torso surface. This new approach, named the Patchwork Method (PM), is evaluated, along with other classical inverse methods, using simulated and experimental data. The stability and robustness of this new approach are also tested by adding Gaussian measurement noise to the torso surface potentials.Secondly, we focused on the detection of areas with damaged cardiac tissue. The different ECGI methods were evaluated based on the caracteristics of bipolar signals associated with structural abnormalities : amplitude, QRS duration and fragmentation. Being unable to detect the damaged areas using these features, we have developed a new method to detect slow conduction areas using the activation time gradient. Subsequently, we evaluated the ability of the standard ECGI methods, as well as the Patchwork method, to locate slow conduction areas and reduce the frequency of artificial lines of block.The main contribution of this thesis is the development of a new ECGI ap-proach to reconstruct electrical information on the surface of the heart. The Patchwork method has demonstrated a higher level of accuracy in recons-tructing activation maps and locating breakthrough sites than standard ECGI methods. This method is an effective tool to help overcome some of the limi-tations of conventional numerical methods in structurally abnormal hearts, showing its ability to detect regions of slow conduction using the activation time gradient. Importantly, these improvements include a reduction in the frequency of artificial lines of block. This has important clinical implications as it may help reduce false diagnosis of conduction disorders., Le développement continu des méthodes non invasives de cartographie de l’activité électrique du cœur est motivé par l’espoir général qu’elles puissent être cliniquement utiles dans le diagnostic et le traitement des troubles du rythme cardiaque, responsables de 80 % des 350 000 décès par arrêt cardiaque soudain qui surviennent chaque année en Europe [LZ06]. L’imagerie électrocardiographique non invasive (ECGI) fournit des images panoramiques en temps réel de l’activité électrique épicardique à partir de mesures de poten-tiel à la surface du torse. Bien que plusieurs méthodes aient été développées pour l’ECGI, des études de validation récentes ont démontré que les implémentations actuelles sont imprécises dans la reconstruction de l’activité électrique en présence d’anomalies de conduction et dans les cœurs structurellement hétérogènes. L’ECGI est connue pour produire des lignes de bloc artificielles dans les tissus sains, ce qui fait douter de la capacité de ces méthodes à détecter la présence de régions de véritable conduction lente dans les cœurs structurellement anormaux.L’objectif de cette thèse est de développer une nouvelle méthode afin d’améliorer l’ECGI et sa capacité à détecter les régions de conduction lente en présence d’anomalies structurelles.Tout d’abord, nous avons présenté une nouvelle méthode pour résoudre le problème inverse de l’électrocardiographie. L’idée de la méthode est de combiner les solutions obtenues avec les formulations classiques afin de sélectionner la méthode la plus précise dans chaque zone et à chaque pas de temps, en fonction de leurs résidus de la surface du torse. Cette nouvelle approche, appelée la méthode Patchwork (PM), est évaluée, avec d’autres méthodes inverses classiques, à l’aide des données simulées et expérimentales. La stabilité et la robustesse de cette nouvelle approche sont également testées en ajoutant un bruit de mesure Gaussien aux potentiels de la surface du torse.Deuxièmement, nous nous sommes concentrés sur la détection de zones pré-sentant des tissus cardiaques endommagés. Les différentes méthodes d’ECGI ont été évaluées sur la base des caractéristiques des signaux bipolaires associés aux anomalies structurelles : amplitude, durée du QRS et fragmentation. N’étant pas en mesure de détecter les zones endommagées à l’aide de ces caractéristiques, nous avons développé une nouvelle méthode pour détecter les zones de conduction lente en utilisant le gradient de temps d’activation. Par la suite, nous avons évalué la capacité des méthodes ECGI standard, ainsi que de la méthode Patchwork, à localiser les zones de conduction lente et à réduire la fréquence des lignes de bloc artificielles.La principale contribution de cette thèse est le développement d’une nouvelle approche ECGI pour reconstruire les informations électriques à la surface du cœur. La méthode Patchwork a démontré un niveau de précision plus élevé dans la reconstruction des cartes d’activation et la localisation des sites de percée que les méthodes ECGI standard. Cette méthode est un outil efficace pour aider à surmonter certaines des limites des méthodes numériques conventionnelles dans les cœurs structurellement anormaux, montrant sa capacité à détecter les régions de conduction lente en utilisant le gradient de temps d’activation. Il est important de noter que ces améliorations incluent une réduction de la fréquence des lignes de bloc artificielles. Cela a des implications cliniques importantes car cela peut contribuer à réduire les faux diagnostics de troubles de la conduction.

Depuis quelques années, l'Inserm voit augmenter de manière significative les besoins de ses structures de recherche en services et accompagnement pour le calcul, le stockage, le traitement et la gestion de données. De 2014 à 2019, la mission de coordination de l'Informatique Scientifique de l'Inserm (CISI) a mené de nombreuses actions visant à comprendre et répondre à ces besoins (formations au calcul distribué, cartographie de l'existant, plan de mutualisation des moyens de calcul), en collaboration avec GENCI, France Grilles et les mésocentres. En 2019, dans le cadre de sa réorganisation, le DSI de l'Inserm a créé un domaine "Informatique Scientifique" au sein de son service "Solutions et Développement des Usages Numériques". Ce changement structurel a été l'occasion de repenser la définition d'une offre de service complète à destination des laboratoires, structures et équipes de l'Inserm. Intitulée "SCaaS" (Scientific Computing as a Service), cette offre vise à articuler d'un point de vue conceptuel et fonctionnel un ensemble de services centrés sur la donnée de recherche. Le poster présente les points de départ et les enjeux ayant menés à l'idée de cette structuration. Il décrit les différents aspects retenus pour constituer l'offre de service, puis la démarche visant à identifier et différencier chaque service unitaire. Il aborde les éléments de réflexion sur la mutualisation des services, leur intégration dans des structures inter-établissements, et la réutilisation de services existants. &nbsp

The projects presented in this manuscript are embedded in the numerical simulation of the elaboration processes of materials at high temperature, both ceramics and metals. They have in common the use of numerical tools, in-house or commercial codes (always with adaptation to our problems) in order to simulate, at a macroscopic or mesoscopic scale, an industrial process in which measurements are limited by environmental conditions. Numerical simulation is thus a privileged way to understand the process and optimize the operation of reactors. The following topics are discussed in turn: thermal plasma spraying, the conversion of uranium oxide to tetrafluoride, liquid metal processes (EB melting, ElectroSlag Refining - ESR) and the solidification of metallic alloys.Different papers published in international journals illustrate the main aspects of the models and their use in the context of applied research.The perspectives relate both to the continuation of my current research activities (ESR process), to certain obstacles to be overcome (models of scale and / or dimension change, simulation of the movement of grains or drops and their interactions in a turbulent flow), and opens up new horizons that data mining and artificial intelligence can bring to the design of new materials.; Les projets présentés dans ce manuscrit s’inscrivent dans le cadre de la simulation des procédés d’élaboration des matériaux à haute température, aussi bien les céramiques que les métaux. Ils ont en commun l’utilisation des outils numériques, codes « maison » ou commerciaux (toujours avec adaptation à nos problématiques) pour simuler, à l’échelle macroscopique ou mésoscopique, un procédé industriel au sein duquel les mesures sont limitées par les conditions environnementales. La simulation numérique est alors une voie privilégiée pour comprendre le procédé et optimiser la conduite des réacteurs. Sont abordés tour à tour : la projection par plasma thermique, la conversion d’oxyde d’uranium en tétrafluorure, des procédés de traitement du métal liquide (fusion BE, élaboration sous laitier électroconducteur – ESR) et la solidification des alliages métalliques.Des articles publiés dans des revues internationales illustrent les principaux aspects des modèles et leur utilisation dans un cadre de recherche appliquée. Les perspectives portent à la fois sur la continuation de mes recherches actuelles (procédé ESR), sur certains verrous à lever (modèles de changements d’échelle et/ou de dimension, simulation du mouvement de grains ou de gouttes et leurs interactions dans un écoulement turbulent), et s’ouvre sur les nouveaux horizons que peuvent apporter la fouille de données et l’intelligence artificielle dans le cadre de la conception de nouveaux matériaux.

Nous analysons le développement à grande échelle d’un logiciel spécifique, le Worm Community System (WCS), système collaboratif conçu pour une communauté de généticiens dispersés géographiquement. La création de cet outil infrastructurel a rencontré des défis complexes, allant du simple manque de ressources aux échecs et compromis complexes en termes de communication intellectuelle et organisationnelle. Malgré des utilisateurs satisfaits du système et de son interface, et malgré l’ample évaluation et analyse des besoins des utilisateurs, de leurs avis et analyses, de nombreux utilisateurs avaient des difficultés à se connecter et à s’en servir. Cette étude a été réalisée à une période où Internet et ses programmes utilitaires connaissaient un développement sans précédent (1991-1994) et où beaucoup de participants se tournaient vers le World Wide Web pour leurs échanges d’informations. Avec le modèle des niveaux d’apprentissage de Bateson, nous analysons les niveaux de complexité infrastructurelle impliqués dans l’accès au système et dans la communication concepteur-utilisateur. Nous analysons la connexion entre le développement de systèmes destinés à assister des formes spécifiques de travail collaboratif au niveau de la connaissance, la transformation organisationnelle locale et les changements infrastructurels à grande échelle. We analyze a large-scale custom software effort, the Worm Community System (WCS), a collaborative system designed for a geographically dispersed community of geneticists. There were complex challenges in creating this infrastructural tool, ranging from simple lack of resources to complex organizational and intellectual communication failures and trade-offs. Despite high user satisfaction with the system and interface, and extensive user needs assessment, feedback, and analysis, many users experienced difficulties in signing on and use. The study was conducted during a time of unprecedented growth in the Internet and its utilities (1991-1994), and many respondents turned to the World Wide Web for their information exchange. Using Bateson’s model of levels of learning, we analyze the levels of infrastructural complexity involved in system access and designer-user communication. We analyze the connection between systems development aimed at supporting specific forms of collaborative knowledge work, local organizational transformation, and large-scale infrastructural change. Analizamos el desarrollo a gran escala de un software específico, Worm Community System (WCS), un sistema colaborativo concebido por una comunidad de genetistas dispersos geográficamente. La creación de este instrumento infraestructural encontró desafíos complejos, desde de la simple falta de recursos hasta los fracasos y los acuerdos complejos en término de comunicación intelectual y organizacional. À pesar que los utilizadores estaban satisfechos del sistema y de su interfaz, y a pesar de la amplia evaluación y el análisis de las necesidades de los utilizadores, de sus opiniones y análisis, numerosos utilizadores tenían dificultades en conectarse y en usarlo. Este estudio ha sido realizado en un período en el que Internet y sus programas utilitarios conocían un desarrollo sin precedente (1991-1994) y en el que muchos participantes se volvían hacia el World Wide Web para sus intercambios de informaciones. Con el modelo de los niveles de aprendizaje de Bateson, analizamos los niveles de complejidad infraestructural implicados en el acceso al sistema y en la comunicación diseñador - utilizador. Analizamos la conexión entre el desarrollo de sistemas destinados a prestar asistencia a formas específicas de trabajo colaborativo al nivel del conocimiento, la transformación organizacional local y los cambios infraestructural a gran escala.

Python and R programming languages are two of the most popular languages in scientific computing. However, most scientific packages incorporates C and C++ libraries. While several semi-automatic solutions and tools exist to wrap C++ libraries (RCPP, Boost.Python), the process of wrapping a large C++ library is cumbersome and time consuming. Some solutions have been developed in the past (e.g. Py++ or XDress) but require to write complex code to automate the process, and rely on technologies that are not maintained. AutoWIG relies on the LLVM/Clang technology for parsing C/C++ code and the Mako templating engine for generating Boost.Python wrappers. We will illustrate the usage of AutoWIG on a complex collection of C++ libraries for statistical analysis., Les langages de programmation Python et R sont deux des langages les plus populaires pour le calcul scientifique. Cependant, la plupart des logiciels scientifiques incorporent des biblioth eques C ou C++. Bien qu'il existe plusieurs solutions et des outils semi-automatiques pour encapsuler des biblioth eques C++ (RCPP, Boost.Python), le processus d'encapsulation d'une grande biblioth eque C++ est long et fastidieux. Certaines solutions pour Python ont eté développées dans le passé (par exemple Py++ ou XDress) mais nécessitent d'´ ecrire du code complexe pour automatiser le processus, et de compter sur des technologies qui ne sont pas entretenues. Le logiciel AutoWIG fait appeì a la technologie LLVM/Clang pour l'analyse syntaxique de code C/C++ et a l'outil Mako pour générer l'encapsulation des biblioth eques C++ avec Boost.Python et RCPP. Nous illustrerons l'utilisation d'AutoWIG sur un ensemble complexe de biblioth eques C++ pour l'analyse statistique. Mots-clés. C++, Python, R, calcul scientifique Abstract. Python and R programming languages are two of the most popular languages in scientific computing. However, most scientific packages incorporates C and C++ libraries. While several semi-automatic solutions and tools exist to wrap C++ libraries (RCPP, Boost.Python), the process of wrapping a large C++ library is cumbersome and time consuming. Some solutions have been developed in the past (e.g. Py++ or XDress) but require to write complex code to automate the process, and rely on technologies that are not maintained. AutoWIG relies on the LLVM/Clang technology for parsing C/C++ code and the Mako templating engine for generating Boost.Python wrappers. We will illustrate the usage of AutoWIG on a complex collection of C++ libraries for statistical analysis.

In this work we are interested in jet in crossflow in a generic configuration to the one used in effusion cooling for combustion chambers.Improved wall models with mass transfer requires a better knowledge of the interaction between the jets and the main flow. We therefore carried out the direct numerical simulation of a jet issuing from an inclined hole with or without gyration, for isothermal turbulent flow at low Mach number, in a compressible context.To achieved this, we worked with the continuous and discontinuous finite element library : AeroSol on hybrid grid. In particular we studied the stability of numerical flux for the unsteady compressible flow associated with discontinuous Galerkin method when the Mach number tends to zero. We were able to demonstrate unstable behavior when using explicit time discretization and we corrected them by providing a new flux.In a second time, we have performed the necessary development to achieve the calculations. We have been especially interested in the generation of a synthetic turbulent velocity field using the SEM method (Synthetic Eddy Method) that we have implemented in aerosol and validate. Thanks to the developed post-processing tools, we have conducted an analysis of our results. In the case without gyration, comparisons with experimental results and the results of RANS simulations we obtained on the Maveric test-bench configuration are encouraging. The mean flow of the jet is correctly reproduced. In the case with gyration, the expected behavior of successive deflection of the jet in both planes (injection plane and transverse plane of the flow) is reproduced and shows all the potential of the AeroSol library we helped to develop.; Dans cette thèse on s'intéresse aux jets en écoulement transverse dans une configuration générique de celle du refroidissement par effusion de chambres de combustion aéronautiques. L'amélioration des modèles de paroi avec transfert de masse passe par une meilleure connaissance de l'interaction entre les jets et l’écoulement principal. Nous avons donc réalisé la simulation numérique directe d'un jet issu d'un perçage incliné avec ou sans giration, pour des écoulements isothermes, turbulents et à bas nombre de Mach, dans un contexte compressible. Pour cela nous avons travaillé avec la bibliothèque AeroSol d'éléments finis continus et discontinus sur maillage hybride. En particulier nous nous sommes intéressés à la stabilité des flux numériques pour le compressible instationnaire associés à la méthode de Galerkin discontinue lorsque le nombre de Mach tend vers zéro. Nous avons pu mettre en évidence des comportements instables lors de l'utilisation de discrétisation temporelle explicite que nous avons corrigés en proposant un nouveau flux. Dans un deuxième temps, nous avons effectué les développements nécessaires à la réalisation des calculs. Nous nous sommes en particulier intéressés à la génération d'un champ de vitesse turbulent synthétique par la méthode SEM (Synthetic Eddy Method) que nous avons implantée dans AeroSol et validée. Grâce aux outils de post-traitement développés, nous avons conduit l'analyse de nos résultats. Dans le cas sans giration, les comparaisons avec les résultats expérimentaux et les résultats de simulations RANS que nous avons obtenus en parallèle sur la configuration du banc d'essai MAVERIC sont encourageants. La structure moyenne d'ensemble du jet est notamment correctement reproduite. En ce qui concerne la cas avec giration, le comportement attendu de déflexion successive du jet dans les deux plans caractéristiques (plan d'injection et plan de l'écoulement transverse) est bien reproduit et illustre tout le potentiel prévisionnel de la librairie de calcul que nous avons contribué à développer.

Ce mémoire de synthèse rassemble la plupart de nos travaux de recherche réalisés depuis la fin de la thèse de doctorat. Ils sont regroupés en trois chapitres indépendants correspondant aux trois axes de recherche acquis au cours de la thèse et lors de différents séjours postdoctoraux (au Laboratoire Jacques-Louis Lions, puis au Laboratoire MAPMO). Le premier chapitre résume les travaux qui portent sur l'utilisation des espaces à poids afin de décrire le comportement à l'infini des solutions de problèmes elliptiques en domaine non borné. Nous commençons par présenter nos travaux sur les équations de Navier-Stokes et d'Oseen en domaine extérieur, décrivant un écoulement de fluide visqueux et incompressible autour d'un obstacle borné. Une attention particulière est portée à la description du sillage apparaissant derrière l'obstacle durant l'écoulement. Nous rappelons ensuite les propriétés principales d'une classe particulière d'espaces de Sobolev à poids qui a été initialement utilisée pour résoudre le problème extérieur de Laplace et dont on utilisera dans la suite du chapitre. Nous poursuivons par présenter l'étude de solutions explicites des équations d'Oseen effectuée en collaboration avec Chérif Amrouche et Hamid Bouzit. Enfin, nous terminons le chapitre par un travail réalisé en collaboration avec Hela Louati et Mohamed Meslameni sur le système div-rot en domaine extérieur.Le deuxième chapitre est consacré à la simulation numérique, basée sur des schémas volumes finis, de lois de conservation hyperboliques. Nous avons choisi de présenter, en premier lieu, les travaux qui sont directement liés à une application précise. Aussi, nous commençons par un problème de trafic piétonnier décrit par une loi de conservation avec une contrainte sur le flux. Ce travail a débuté dans le cadre du projet ANR jcjc CoToCoLa et a été fait en collaboration avec Boris Andreianov, Carlotta Donadello et Massimiliano D. Rosini. Nous continuons avec un travail effectué lors du séjour postdoctoral au Laboratoire MAPMO dans le cadre du projet ANR blanc Methode et en collaboration avec Stéphane Cordier, Frédéric Darboux, Olivier Delestre, François James et Carine Lucas. L'objectif était proposer un modèle basé sur les équations de Saint-Venant, pour décrire le ruissellement d'eau sur des surfaces agricoles en prenant en compte les effets des sillons sans devoir représenter explicitement ces derniers. Nous poursuivons par un travail réalisé en collaboration avec Antoine Perasso, sur l'étude de la persistance ou non d'une infection au sein d'une population. Le modèle repose sur un système couplé d'une équation différentielle et d'une équation de transport structuré en charge d'infection. Enfin, nous terminons le chapitre par un travail effectué en collaboration avec Boris Andreianov, Carlotta Donadello et Shyam Sundar Ghoshal dans le cadre du projet CoToCoLa, sur la caractérisation des états atteignables d'un système triangulaire de lois de conservation.Le troisième chapitre traite des méthodes numériques, appelées méthodes de bases réduites qui permettent de réduire les coûts et les temps de calcul dans les problèmes paramétriques. Cette partie a été réalisée lors du séjour postdoctoral au Laboratoire Jacques-Louis Lions. Nous commençons par l'application de ces méthodes aux équations de Maxwell pour des problèmes de balayage de fréquence d'appareils à circuits micro-ondes. Ce travail a été fait en collaboration avec Valentin de la Rubia et Yvon Maday. Nous terminons le chapitre par un travail en collaboration avec Yvon Maday sur l'application des méthodes de bases réduites au calcul de l'énergie électronique de molécules en chimie quantique.Enfin, dans le quatrième et dernier chapitre qui est très court, nous présentons de manière succinte quelques travaux actuellement en cours ou en projet

Quantum dots are nanostructures confined in the three space directions. Since many decades, numerous studies have been devoted to these structures for their interesting electronic and optical properties.In this thesis, we model the electronic behaviour of quantums dots thanks to a type Bloch model derived il the Heisenberg formalism. The closure of equations leads to a non linear model stemming from Coulomb and electron--phonon interactions. We study the qualitative properties of the obtained Bloch models (trace, hermicity, positivitiveness) and the Cauchy problem for the semi-classical model coupling Bloch and Maxwell equations to describe laser--quantum dot interaction. We derive also formally rate equations from the non-linear Bloch equations. The discretizations of one-dimensionnal Maxwell--Bloch equations involve splitting methods for the Bloch equations, which enable the preservation of the qualitative properties of the continuous model. The validation of the model and the study of the relevancy of some simplification is performed thanks to self-induced transparency and coherence-transfert test cases., Les boîtes quantiques sont les nanostructures confinées suivant les trois directions de l'espace. Depuis quelques décennies, de nombreuses études sont consacrées à des boîtes pour leurs propriétés électroniques et optiques intéressantes.Dans cette thèse, nous modélisons le comportement électronique de boîtes quantiques par un modèle de type Bloch dérivé dans le formalisme de Heisenberg. La fermeture des équations du modèle aboutit à un modèle non-linéaire issu des interactions coulombiennes et des interactions entre les électrons et les phonons. Nous étudions les propriétés qualitatives de la solution des modèles de Bloch obtenus (trace, hermicité, positivité) ainsi que le problème de Cauchy associé au couplage semi-couplage avec les équations de Maxwell. Nous dérivons également formellement des équations de taux à partir des modèles de Bloch non-linéaires. La discrétisation des modèles unidimensionnels de Maxwell--Bloch fait appel à une méthode de splitting (méthode par pas fractionnaires) pour les équations de Bloch préservant les propriétés qualitatives du modèle continu. La validation du modèle et l'étude de pertinence de certaines simplifications sont effectuées grâce à des cas tests de transparence auto-induite et de transfert de cohérence.

The goal of this Ph.D. thesis was the development of tools for the FreeFem++ software in order to make optimization problems easier to deal with. This has been accomplished following two main directions. Firstly, a set of optimization softwares is interfaced and validated before making use of them. Then, we analyse the field of automatic differentiation as a potential mean of simplification for the users. FreeFem++ is an integrated development environment dedicated to numerically solving partial differential equations. Its high level language allows the user for a comfortable experience while using its mesh generation capabilities, linear system solvers, as well as finite elements capabilities. We describe the newly available optimization features, with a certain emphasis on the open source software IPOPT, which implements a state of the art interior points method for large scale optimization. These optimization tools are then used in a set of quite successful applications, among which minimal surfaces, Bose-Einstein condensate simulation, and an inverse positioning problem in the context of computational fluid dynamics. Finally, after an introduction to the techniques of algorithmic differentiation, we also present an unstable prototype version of FreeFem++ including automatic differentiation features.; Cette thèse est consacrée au développement d'outils pour FreeFem++ destinés à faciliter la résolution des problèmes d'optimisation. Ce travail se compose de deux parties principales. La première consiste en la programmation, la validation et l'exploitation d'interfaces permettant l'utilisation de routines d'optimisation directement dans le logiciel. La seconde comprend le développement de solutions pour le calcul automatisé des dérivées, toujours au sein de FreeFem++, en exploitant les paradigmes de la différentiation automatique. FreeFem++ est un environnement de développement intégré dédié à la résolution numérique d'équations aux dérivées partielles en dimension 2 et 3. Son langage ergonomique permet à l'utilisateur d'exploiter aisément ses nombreux outils de création de maillages, de résolution de systèmes linéaires, ainsi que ses bibliothèques d'éléments finis, etc... Nous introduisons les nouvelles routines d'optimisation désormais accessibles depuis la bibliothèque de modules du logiciel. En particulier, le logiciel libre d'optimisation sous contraintes IPOPT, qui implémente une méthode de points intérieurs très robuste pour l'optimisation en grande dimension. Nous appliquons avec succès ces algorithmes à une série de problèmes concrets parmi lesquels la résolution numérique de problèmes de surfaces minimales, la simulation de condensats de Bose-Einstein, ou encore un problème de positionnement inverse en mécanique des fluides. Une version prototypique de FreeFem++ contenant les outils de différentiation automatique est présentée, après avoir exposé les principes fondamentaux de cette méthode de calcul de dérivées pour le calcul scientifique.

Le calcul scientifique sur processeurs graphiques (GPU) est en plein essor depuis un certain temps, en particulier dans le domaine de l'apprentissage machine. Cette thèse présente les efforts pour établir une structure de données de table au multidimensionnel de manière efficace sur GPU. Nous commençons par faire une revue de ce qui est actuellement similaire dans le domaine et des désavantages d'avoir une multitude d'approches. Nous nous intéresserons particulièrement aux calculs fait à partir du langage Python. Nous décrirons des techniques intéressantes telles que la réduction d'ordre et le calcul asynchrone automatique. Pour terminer nous présenterons l'utilisation du module développé dans le cadre de cette thèse., Scientific computing on GPU (graphical processing units) is on the rise, specifically in machine learning. This thesis presents the implementation of an efficient multidimensional array on the GPU. We will begin by a review of what currently implements similar functionality and the disadvantage of a fragmented approach. We will focus on packages that have a Python interface. We will explain techniques to optimize execution such as order reduction and automatic asynchronous computations. Finally, we will present the functionality of the module developed for this thesis., Le code source de la libraire développée accompagne ce dépôt dans l'état où il était à ce moment. Il est possible de trouver une version plus à jour sur github (http://github.com/abergeron).

Rapport interne.; L'objet de cet article est de présenter une méthode de couplage entre un code de calcul scientifique et des outils de visualisation graphique. Le code de couplage est écrit en TCL (Tool Command Language), le code de calcul dont on suppose pour simplifier qu'il calcule ou lit des données sur fichiers est écrit en FORTRAN (FORmula TRANslation), et la librairie graphique considérée est VTK (Visualization Toolkit).

National audience; This article deals with time-domain numerical modeling of Biot poroelastic waves. The viscous dissipation inside the pores is described by the model of dynamic permeability of Johnson-Koplik-Dashen (JKD). Some coefficients of the Biot-JKD model are proportional to the square root of the frequency. In the time-domain, they introduce shifted fractional derivatives of order $1/2$, which involves a convolution product. A diffusive representation replaces the convolution kernel by a finite number of memory variables that satisfy local-in-time ordinary differential equations. Based on the dispersion relation, the coefficients of the diffusive representation are determined by optimization on the frequency range of interest. A numerical modeling based on a splitting strategy is proposed: the propagative part is discretized by a fourth-order ADER scheme on a Cartesian grid, whereas the diffusive part is solved exactly. Comparisons with analytical solutions are proposed, demonstrating the efficiency and the accuracy of the approach.

Mathematical models seldom represent perfectly the reality of studied systems, due to, for instance, uncertainties on the parameters that define the system. In the context of geophysical fluids modelling, these parameters can be, e.g., the domain geometry, the initial state, the wind stress, the friction or viscosity coefficients. Sensitivity analysis aims at measuring the impact of each input parameter uncertainty on the model solution and, more specifically, to identify the ``sensitive'' parameters (or groups of parameters). Amongst the sensitivity analysis methods, we will focus on the Sobol indices method. The numerical computation of these indices require numerical solutions of the model for a large number of parameters' instances. However, many models (such as typical geophysical fluid models) require a large amount of computational time just to perform one run. In these cases, it is impossible (or at least not practical) to perform the number of runs required to estimate Sobol indices with the required precision. This leads to the replacement of the initial model by a emph{metamodel} (also called emph{response surface} or emph{surrogate model}), which is a model that approximates the original model, while having a significantly smaller time per run, compared to the original model. This thesis focuses on the use of metamodel to compute Sobol indices. More specifically, our main topic is the quantification of the metamodeling impact, in terms of Sobol indices estimation error. We also consider a method of metamodeling which leads to an efficient and rigorous metamodel, which can be used in the geophysical context., Les modèles mathématiques ont pour but de décrire le comportement d'un système. Bien souvent, cette description est imparfaite, notamment en raison des incertitudes sur les paramètres qui définissent le modèle. Dans le contexte de la modélisation des fluides géophysiques, ces paramètres peuvent être par exemple la géométrie du domaine, l'état initial, le forçage par le vent, ou les coefficients de frottement ou de viscosité. L'objet de l'analyse de sensibilité est de mesurer l'impact de l'incertitude attachée à chaque paramètre d'entrée sur la solution du modèle, et, plus particulièrement, identifier les paramètres (ou groupes de paramètres) og sensibles fg. Parmi les différentes méthodes d'analyse de sensibilité, nous privilégierons la méthode reposant sur le calcul des indices de sensibilité de Sobol. Le calcul numérique de ces indices de Sobol nécessite l'obtention des solutions numériques du modèle pour un grand nombre d'instances des paramètres d'entrée. Cependant, dans de nombreux contextes, dont celui des modèles géophysiques, chaque lancement du modèle peut nécessiter un temps de calcul important, ce qui rend inenvisageable, ou tout au moins peu pratique, d'effectuer le nombre de lancements suffisant pour estimer les indices de Sobol avec la précision désirée. Ceci amène à remplacer le modèle initial par un emph{métamodèle} (aussi appelé emph{surface de réponse} ou emph{modèle de substitution}). Il s'agit d'un modèle approchant le modèle numérique de départ, qui nécessite un temps de calcul par lancement nettement diminué par rapport au modèle original. Cette thèse se centre sur l'utilisation d'un métamodèle dans le cadre du calcul des indices de Sobol, plus particulièrement sur la quantification de l'impact du remplacement du modèle par un métamodèle en terme d'erreur d'estimation des indices de Sobol. Nous nous intéressons également à une méthode de construction d'un métamodèle efficace et rigoureux pouvant être utilisé dans le contexte géophysique.

This document deals with direct problems of wave propagation in heterogeneous media and in the time domain. The main part of the work concerns the conception, the analysis, and the implementation of numerical methods: high-order schemes to integrate conservation laws, immersed interface method to discretize interfaces on a Cartesian grid. Various linear constitutive laws (inviscid fluid, elasticity, viscoelasticity, poroelasticity) and interface conditions (free surface, perfect or imperfect contact) are modeled. The numerical results are compared with analytical solutions. Putting together the various methods into a single optimized code yields an accurate numerical tool to study wave phenomena in complex media. As an illustration, we study the propagation of waves across a random network of scatterers, in 2D. The effective medium is characterized numerically. The accuracy of classical methods of multiple scattering is examined. More theoretical works are also proposed, concerning the interaction between elastic waves and a contact nonlinearity, in 1D. We study the generation of harmonics and the mean dilatation of the crack in terms of the forcing amplitude., Ce document traite de la résolution de problèmes directs de propagation d'ondes en milieu hétérogène et dans le domaine temporel. L'essentiel du travail porte sur la conception, l'analyse et l'implémentation de méthodes numériques pour la propagation d'ondes : schéma d'ordre élevé pour intégrer les lois de conservation, méthode d'interface immergée pour discrétiser les interfaces sur une grille cartésienne. On modélise numériquement plusieurs lois de comportement linéaires (fluide parfait, élasticité, viscoélasticité, poroélasticité) et conditions d'interface (surface libre, contacts parfaits ou imparfaits). Les résultats numériques sont comparés à des solutions analytiques, dont certaines sont originales. La mise en oeuvre des différentes méthodes au sein d'un code de calcul optimisé rend possible une expérimentation numérique fine de phénomènes ondulatoires en milieux complexes. On étudie de cette façon la propagation des ondes à travers un ensemble de diffuseurs répartis aléatoirement, en dimension deux. Les solutions numériques permettent de caractériser le milieu effectif, et ainsi de quantifier la précision de méthodes classiques de diffusion multiple. En parallèle à ces travaux numériques, une analyse théorique de l'interaction d'ondes élastiques avec des nonlinéarités de contact est aussi menée, en dimension un. On étudie la génération d'harmoniques et la dilatation moyenne d'une fissure en fonction de l'amplitude de l'onde incidente.

The multi-fluid model, providing a Eulerian description of polydisperse sprays, appears as an interesting method for two-phase combustion applications. Its relevance as a numerical tool for industrial device simulations is evaluated in this work. This evaluation assesses the feasibility of multi-fluid simulations in terms of computational cost and analyzes their precision through comparisons with reference methods for spray resolution. In order to define such a reference, the link between the available methods for spray resolution is provided, highlighting their corresponding level of modeling. A first framework of 2-D vortical flows is used to assess the mathematical structure of the multi-fluid model governing system of equations. The link between the mathematical peculiarities and the physical modeling is provided, and a robust numerical scheme efficient for 2-D/3-D configurations is designed. This framework is also used to evaluate the multi-fluid description of evaporating spray sizeconditioned dynamics through quantitative, time-resolved, comparisons with a Lagrangian reference and with experimental data. In order to assess the multi-fluid efficiency in configurations more representative of industrial devices, a numerical solver is designed, providing a framework devoted to spray method evaluation. An original implementation of the multifluid method, combining genericity and efficiency in a parallel framework, is achieved. The coupling with a Eulerian/Lagrangian solver for dispersed two-phase flows, developed at CORIA, is conducted. It allows a precise evaluation of Euler/Lagrange versus Euler/Euler approaches, in terms of precision and computational cost. Finally, the behavior of the multi-fluid model is assessed in 2D-jets and 3-D Homogeneous Isotropic Turbulence. It illustrates the ability of the method to capture evaporating spray dynamics in more complex configurations. The method is shown to describe accurately the fuel vapor mass fraction, a key issue for combustion applications. Furthermore, the method is shown to be efficient in domain decomposition parallel computing framework, a key issue for simulations at the scale of industrial devices., Le modèle multi-fluide permet de décrire par une approche Eulérienne les sprays polydispersés et apparaît donc comme une méthode indiquée pour les applications de combustion diphasique. Sa pertinence pour la simulation à l’échelle d’applications industrielles est évaluée dans ce travail, par sa mise en oeuvre dans des configurations bi-dimensionnelle et tri-dimensionnelle plus représentatives de ce type de simulations. Cette évaluation couple une étude de faisabilité en terme de coût de calcul avec une analyse de la précision obtenue, par des comparaisons avec les résultats de méthodes de références pour la description des sprays. Afin de définir une telle référence, une hiérarchisation des modèles de spray est proposée dans ce travail, soulignant les niveaux de modélisation associée aux diverses méthodes. Une première configuration d’écoulements tourbillonnaires est utilisée pour caractériser la méthode multi-fluide. L’étude de la structure mathématique du système de lois de conservation permet d’analyser la formation de singularités et de fournir les outils permettant d’évaluer leur impact sur la modélisation. Cette étude permet également de dériver un schéma numérique robuste et efficace pour des configurations bi- et tri-dimensionnelle. La description des dynamiques de gouttes conditionnées par la taille est évaluée dans ces configurations tourbillonnaires au moyen de comparaisons quantitatives, sur des champs instantanés, où le multi-fluide est confronté à une méthode Lagrangienne, ainsi qu’à des résultats expérimentaux. Afin d’évaluer le comportement de la méthode multi-fluide dans des configurations plus représentatives des problématiques industrielles, le solveur MUSES3D est développé, permettant, entre autres, une évaluation fine des méthodes de résolution des sprays. Une implémentation originale de la méthode multi-fluide, conciliant généricité et efficacité pour le calcul parallèle, est réalisée. Le couplage de ce solveur avec le code ASPHODELE, développé au CORIA, permet d’effectuer une évaluation opérationnelle des approches Euler/Lagrange et Euler/Euler pour la description des écoulements diphasiques à inclusions dispersées. Finalement, le comportement de la méthode multi-fluide dans des jets bi-dimensionnels et dans une turbulence homogène isotrope tri-dimensionnelle permet de montrer sa précision pour la description de la dynamique de sprays évaporant dans des configurations plus complexes. La résolution de la polydispersion du spray permet de décrire précisément la fraction massique de combustible en phase vapeur, un élément clé pour les applications de combustion. De plus, l’efficacité du calcul parallèle par décomposition de domaine avec la méthode multi-fluide permet d’envisager son utilisation à l’échelle d’applications industrielles.

"carrying a revolution for the world of information technologies, the Grid still has a dubious future" (2 pages)

The computing Grid World Community Grid (WCG) announces the end of the first phase of computing of the HCMD project, a research to fight against the neuromuscular diseases, undertaken by Dr Alessandra Carbone and her team, at the Pierre et Marie Curie University in Paris. (1/2 page)

In the domain of scientific computing, the main objectives consist in fastly performing a large amount of computations and treating large-size problems. In order to attain those goals, parallel computing has been developed, firstly with dedicated machines such as vector computers and shared memory ones. Then, according to the decrease of the production costs of the machines and the increase of their power, parallelism has focused on local clusters. Finally, the enhancement of the throughput in the worldwide network has allowed to envisage those last years the use of clusters of clusters, that is to say, clusters of geographically distant clusters interconnected via the Internet.That extension of the concept of parallel machine theoretically permits to gather all the machines in the world which are connected to the Internet. It presents the double advantage to increase the computation power and the memory capacity in RAM and mass storage, which allows the treatment of large-size problems.However, the programming of such meta-clusters cannot be exactly the same as the one of classical machines or even local clusters. Effectively, in that new architecture, the heterogeneity of the machines and of the communication links generates strong constraints to obtain good performances. In particular, the synchronization of the communications between the processors generally induces a major loss of performance.Thus, it is essential to propose a new kind of algorithms which allows us to use those meta-clusters as efficiently as possible. This is for all those reasons that, after having worked on synchronous parallel algorithms during my PhD Thesis, I have decided to focus my work on asynchronism, in the continuous context on the one hand, with parallel iterative algorithms, and in the discrete context on the other hand, with finite-states discrete-time systems.Asynchronism permits to efficiently solve a large number of scientific problems on meta-clusters by bringing the necessary flexibility for the adaptation to the different speeds of processors and communication links between them. However, to ensure a stable behavior and to obtain an optimal efficiency, several aspects must be studied and/or adapted according to the context of use. In the continuous case, one will especially focus on the convergence conditions of the iterative process, the detection of that convergence, the halting procedure and the load balancing. In the discrete case, one will also focus on the convergence of the system, by trying to precisely identify the initial states leading to a given fixed point, but also on the theoretical study of the asynchronous behavior and on the mixing of synchronism and asynchronism to design new systems with a given behavior.; Dans le domaine du calcul scientifique, les principaux objectifs sont d'effectuer rapidement un très grand nombre de calculs ainsi que de traiter des problèmes de grande taille. Pour atteindre ces buts, le calcul parallèle a été développé, d'abord par le biais de machines spécifiques telles que les calculateurs vectoriels et les machines à mémoire partagée. Puis, avec la baisse des coûts de production des machines et l'augmentation de leur puissance, le parallélisme s'est tourné vers les grappes locales de stations de travail. Enfin, l'amélioration des débits dans le réseau mondial a permis ces dernières années d'envisager l'utilisation de grappes de grappes de machines, c'est-à-dire, des grappes de machines géographiquement distantes et reliées entre elles via l'Internet.Cette extension du concept de machine parallèle permet théoriquement de rassembler l'ensemble des machines du parc mondial qui sont reliées à l'Internet. Elle a donc le double avantage d'augmenter la puissance de calcul mais aussi la capacité de stockage en mémoire vive et en mémoire de masse, ce qui permet de traiter des problèmes de très grandes tailles.Cependant, la programmation de telles méta-grappes ne peut plus être tout à fait la même que celle des machines classiques ou même des grappes locales de machines. En effet, dans cette nouvelle architecture, l'hétérogénéité des machines utilisées et des liens de communication entre celles-ci génère des contraintes fortes pour obtenir de bonnes performances. Notamment, la synchronisation des communications entre les processeurs induit généralement une perte majeure de performance.Il est donc essentiel de proposer un nouveau type d'algorithmes qui permette d'utiliser de la manière la plus efficace possible ces méta-grappes. C'est pour ces raisons qu'après avoir travaillé sur des algorithmes parallèles synchrones lors de ma thèse, j'ai orienté mes recherches sur l'asynchronisme, dans le cadre continu d'une part, avec les algorithmes itératifs parallèles, et dans le cadre discret d'autre part, avec les systèmes dynamiques à états finis et temps discret.L'asynchronisme permet de résoudre efficacement un grand nombre de problèmes scientifiques sur des méta-grappes en apportant la souplesse nécessaire pour s'adapter aux différentes vitesses des processeurs et des liens de communication entre ceux-ci. Néanmoins, pour garantir un comportement stable et obtenir une efficacité optimale, plusieurs aspects doivent être étudiés et/ou adaptés selon le cadre d'utilisation. Dans le cadre continu, on s'intéressera notamment aux conditions de convergence du processus itératif, la détection de cette convergence, la procédure d'arrêt et l'équilibrage de charge. Dans le cadre discret, on s'intéressera également à la convergence du système, en tentant d'identifier précisément les états initiaux qui mènent à un point fixe donné, ainsi qu'à l'étude théorique du comportement asynchrone et à la combinaison du synchronisme et de l'asynchronisme pour concevoir de nouveaux systèmes ayant un comportement donné.

In the domain of scientific computing, the main objectives consist in fastly performing a large amount of computations and treating large-size problems. In order to attain those goals, parallel computing has been developed, firstly with dedicated machines such as vector computers and shared memory ones. Then, according to the decrease of the production costs of the machines and the increase of their power, parallelism has focused on local clusters. Finally, the enhancement of the throughput in the worldwide network has allowed to envisage those last years the use of clusters of clusters, that is to say, clusters of geographically distant clusters interconnected via the Internet.That extension of the concept of parallel machine theoretically permits to gather all the machines in the world which are connected to the Internet. It presents the double advantage to increase the computation power and the memory capacity in RAM and mass storage, which allows the treatment of large-size problems.However, the programming of such meta-clusters cannot be exactly the same as the one of classical machines or even local clusters. Effectively, in that new architecture, the heterogeneity of the machines and of the communication links generates strong constraints to obtain good performances. In particular, the synchronization of the communications between the processors generally induces a major loss of performance.Thus, it is essential to propose a new kind of algorithms which allows us to use those meta-clusters as efficiently as possible. This is for all those reasons that, after having worked on synchronous parallel algorithms during my PhD Thesis, I have decided to focus my work on asynchronism, in the continuous context on the one hand, with parallel iterative algorithms, and in the discrete context on the other hand, with finite-states discrete-time systems.Asynchronism permits to efficiently solve a large number of scientific problems on meta-clusters by bringing the necessary flexibility for the adaptation to the different speeds of processors and communication links between them. However, to ensure a stable behavior and to obtain an optimal efficiency, several aspects must be studied and/or adapted according to the context of use. In the continuous case, one will especially focus on the convergence conditions of the iterative process, the detection of that convergence, the halting procedure and the load balancing. In the discrete case, one will also focus on the convergence of the system, by trying to precisely identify the initial states leading to a given fixed point, but also on the theoretical study of the asynchronous behavior and on the mixing of synchronism and asynchronism to design new systems with a given behavior., Dans le domaine du calcul scientifique, les principaux objectifs sont d'effectuer rapidement un très grand nombre de calculs ainsi que de traiter des problèmes de grande taille. Pour atteindre ces buts, le calcul parallèle a été développé, d'abord par le biais de machines spécifiques telles que les calculateurs vectoriels et les machines à mémoire partagée. Puis, avec la baisse des coûts de production des machines et l'augmentation de leur puissance, le parallélisme s'est tourné vers les grappes locales de stations de travail. Enfin, l'amélioration des débits dans le réseau mondial a permis ces dernières années d'envisager l'utilisation de grappes de grappes de machines, c'est-à-dire, des grappes de machines géographiquement distantes et reliées entre elles via l'Internet.Cette extension du concept de machine parallèle permet théoriquement de rassembler l'ensemble des machines du parc mondial qui sont reliées à l'Internet. Elle a donc le double avantage d'augmenter la puissance de calcul mais aussi la capacité de stockage en mémoire vive et en mémoire de masse, ce qui permet de traiter des problèmes de très grandes tailles.Cependant, la programmation de telles méta-grappes ne peut plus être tout à fait la même que celle des machines classiques ou même des grappes locales de machines. En effet, dans cette nouvelle architecture, l'hétérogénéité des machines utilisées et des liens de communication entre celles-ci génère des contraintes fortes pour obtenir de bonnes performances. Notamment, la synchronisation des communications entre les processeurs induit généralement une perte majeure de performance.Il est donc essentiel de proposer un nouveau type d'algorithmes qui permette d'utiliser de la manière la plus efficace possible ces méta-grappes. C'est pour ces raisons qu'après avoir travaillé sur des algorithmes parallèles synchrones lors de ma thèse, j'ai orienté mes recherches sur l'asynchronisme, dans le cadre continu d'une part, avec les algorithmes itératifs parallèles, et dans le cadre discret d'autre part, avec les systèmes dynamiques à états finis et temps discret.L'asynchronisme permet de résoudre efficacement un grand nombre de problèmes scientifiques sur des méta-grappes en apportant la souplesse nécessaire pour s'adapter aux différentes vitesses des processeurs et des liens de communication entre ceux-ci. Néanmoins, pour garantir un comportement stable et obtenir une efficacité optimale, plusieurs aspects doivent être étudiés et/ou adaptés selon le cadre d'utilisation. Dans le cadre continu, on s'intéressera notamment aux conditions de convergence du processus itératif, la détection de cette convergence, la procédure d'arrêt et l'équilibrage de charge. Dans le cadre discret, on s'intéressera également à la convergence du système, en tentant d'identifier précisément les états initiaux qui mènent à un point fixe donné, ainsi qu'à l'étude théorique du comportement asynchrone et à la combinaison du synchronisme et de l'asynchronisme pour concevoir de nouveaux systèmes ayant un comportement donné.

General knowledge quiz about the internet and WWW (with answers).

"IBM se marie avec le Centre national de la recherche scientifique. Par un  partenariat strategique», annonce l'organisme de recherche, dont l'objectif est de tester les logiciels du geant industriel sur un  banc test» redoutable : le plus grand centre de calcul virtuel d'Europe, la Grille de l'Institut national de physique nucleaire et de physique des particules (IN2P3) du CNRS" (1 page).

"Une equipe de chercheurs du California Institute of Technology (Caltech) a Pasadena a developpe un systeme baptise Fast TCP qui assurerait des connections Internet permettant d'acceder en temps reel a des videos de qualite egale a celle de la television, et de telecharger un film entier en 5 secondes" (1/2 page).

Interview de Michel Benard, directeur des laboratoires HP pour l'Europe (1 page).

CERN, etablie a Geneve, a realise une percee dans le stockage de donnees sur bandes, parvenant a atteindre une capacite d'enregistrement de 1,2 gigaoctet par seconde, contre 1 gigaoctet actuellement, a-t-il annonce mercredi (1/3 page).

Interview "Rosy Mondardini, avocate de la Grille, outil qui permet aux ordinateurs de partager leur puissance" (1 page)

CERN reached a very high capacity of recording data (1 paragraph)

"Le CERN en signant un accord avec IBM, qui developpera, pour le laboratoire situe a Geneve, sa derniere technologie de stockage de donnees, baptisee Storage Tank: (1/2 page).

Après la recherche, les grids, reliant plusieurs ordinateurs de bureau pour simuler une machine hyperpuissante, séduisent les enterprises

In 1993, CERN launched the World Wide Web. The first navigator, Mosiac, was developed in the United States. Since then there have been many battles for dominance over the navigator market. Now CERN is working on a new revolution - the Grid (2 pages)

Gérard Maugin (rapporteur), Serge Piperno (rapporteur), Christophe Bailly (examinateur et président du jury), Roland Borghi (examinateur), Guillaume Chiavassa (invité); This thesis concerns the numerical treatment of interface for wave propagation in fluid and solid heterogeneous media. Interfaces introduce three kinds of problems. Numerically, the rate of convergence falls, and one can observe instabilities. Geometrically, a "stair-step" description of interfaces introduces numerical diffraction. Physically, classical schemes do not describe the nature of contacts. To solve these three drawbacks, we use an interface method (i.e., a scheme used at grid points near interfaces, that enforces the numerical solution to respect the same conditions than the exact solution). The study is divided into three parts. Firstly, we begin with a state-of-art about classical interface methods, such as the "Immersed Interface Method" (IIM) and their drawbacks. The equations of acoustics and elastodynamics are written as a first-order hyperbolic system. Three schemes, of increasing complexity and quality, are proposed (Lax-Wendroff, finite-volume with flux-limiter, WENO 5). Secondly, we calculate jump conditions for the exact solution and its spatial derivatives, for various interfaces : fluid-fluid, fluid-solid, solid-solid in perfect or imperfect contact (spring-mass conditions). Then, we propose a new interface method, the "Explicit Simplified Interface Method" (ESIM). Near interfaces, this easy-to-implement method maintains properties of schemes in homogeneous medium, for a negligible computational cost. Thirdly, we perform numerical experiments. Comparisons between analytical solutions and numerical solutions confirm properties deduced from the numerical analysis.; Cette thèse concerne le traitement numérique des interfaces pour des probèmes de propagation d'ondes dans des fluides parfaits et des solides élastique isotropes. La présence d'interfaces induit trois types de difficultés. Numériquement, on observe une chute de l'ordre de convergence des schémas, et des problèmes de stabilité. Géométriquement, la représentation en « marches d'escalier » conduit à des diffractions parasites. Physiquement, les schémas ne décrivent pas la nature des contacts. Nous résolvons ces trois problèmes via une méthode d'interface (schéma utilisé aux points de calcul voisins des interfaces, imposant à la solution numérique le respect des différentes conditions vérifiées par la solution exacte). L'étude est divisée en trois parties. La première partie débute par un état de l'art sur les méthodes d'interface classiques, comme l' « Immersed Interface Method » IIM), et sur leurs limitations. Les équations de l'acoustique et de l'élastodynamique sont écrites sous forme de systèmes hyperboliques du premier ordre. Différents schémas numériques, de complexité et qualité croissantes, sont présentés (Lax-Wendroff, volumes finis à limiteur de flux, WENO). La deuxième partie commence par le calcul des conditions de saut vérifiées par la solution exacte et par ses dérivées spatiales successives, pour différentes interfaces : fluide-fluide, fluide-solide et solide-solide, en contact parfait ou imparfait (conditions de masse-ressort). Nous proposons alors une nouvelle méthode d'interface, l' « Explicit Simplified Interface Method ». Cette méthode conserve, en présence d'interfaces, des propriétés des schémas en miieu homogène. L'ESIM est de mise en œuvre aisée, s'adapte aux différents schémas, et conduit à un surcoût informatique négligeable. La troisième partie concerne la validtion numérique de la méthode. Les comparaisons de solutions analytiques et de solutions calculées avec l'ESIM permettent de vérifier les propriétés attendues.

"Le projet européen DataGrid, en test, doit permettre aux communautés scientifques de traiter leurs importants volumes de données (1 page).

"Le premier First Tuesday dédié au calcul scientifique intensif a lieu, ce soir, au CERN" (1 page).

This thesis concerns the numerical treatment of interface for wave propagation in fluid and solid heterogeneous media. Interfaces introduce three kinds of problems. Numerically, the rate of convergence falls, and one can observe instabilities. Geometrically, a "stair-step" description of interfaces introduces numerical diffraction. Physically, classical schemes do not describe the nature of contacts. To solve these three drawbacks, we use an interface method (i.e., a scheme used at grid points near interfaces, that enforces the numerical solution to respect the same conditions than the exact solution). The study is divided into three parts. Firstly, we begin with a state-of-art about classical interface methods, such as the "Immersed Interface Method" (IIM) and their drawbacks. The equations of acoustics and elastodynamics are written as a first-order hyperbolic system. Three schemes, of increasing complexity and quality, are proposed (Lax-Wendroff, finite-volume with flux-limiter, WENO 5). Secondly, we calculate jump conditions for the exact solution and its spatial derivatives, for various interfaces : fluid-fluid, fluid-solid, solid-solid in perfect or imperfect contact (spring-mass conditions). Then, we propose a new interface method, the "Explicit Simplified Interface Method" (ESIM). Near interfaces, this easy-to-implement method maintains properties of schemes in homogeneous medium, for a negligible computational cost. Thirdly, we perform numerical experiments. Comparisons between analytical solutions and numerical solutions confirm properties deduced from the numerical analysis., Cette thèse concerne le traitement numérique des interfaces pour des probèmes de propagation d'ondes dans des fluides parfaits et des solides élastique isotropes. La présence d'interfaces induit trois types de difficultés. Numériquement, on observe une chute de l'ordre de convergence des schémas, et des problèmes de stabilité. Géométriquement, la représentation en « marches d'escalier » conduit à des diffractions parasites. Physiquement, les schémas ne décrivent pas la nature des contacts. Nous résolvons ces trois problèmes via une méthode d'interface (schéma utilisé aux points de calcul voisins des interfaces, imposant à la solution numérique le respect des différentes conditions vérifiées par la solution exacte). L'étude est divisée en trois parties. La première partie débute par un état de l'art sur les méthodes d'interface classiques, comme l' « Immersed Interface Method » IIM), et sur leurs limitations. Les équations de l'acoustique et de l'élastodynamique sont écrites sous forme de systèmes hyperboliques du premier ordre. Différents schémas numériques, de complexité et qualité croissantes, sont présentés (Lax-Wendroff, volumes finis à limiteur de flux, WENO). La deuxième partie commence par le calcul des conditions de saut vérifiées par la solution exacte et par ses dérivées spatiales successives, pour différentes interfaces : fluide-fluide, fluide-solide et solide-solide, en contact parfait ou imparfait (conditions de masse-ressort). Nous proposons alors une nouvelle méthode d'interface, l' « Explicit Simplified Interface Method ». Cette méthode conserve, en présence d'interfaces, des propriétés des schémas en miieu homogène. L'ESIM est de mise en œuvre aisée, s'adapte aux différents schémas, et conduit à un surcoût informatique négligeable. La troisième partie concerne la validtion numérique de la méthode. Les comparaisons de solutions analytiques et de solutions calculées avec l'ESIM permettent de vérifier les propriétés attendues.

Trois entreprises activent dans les technologies de l'informatique - Enterasys Networks,Intel et KPNQuest - se sont associées au CERN pour lancer la phase 1 du DataGrid (1 page).

CERN starts the "Data Grid" project (1/2 page).