Abstraction temporelle et interprétation quantitative/qualitative de processus à dynamiques multiples. Application aux processus biologiques

• Auteur / Autrice : Léopold-Henry Ayrolles
• Direction : Joseph Aguilar-Martin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes dynamiques

Biométrie

Commande de processus

Mots clés libres

Sciences biologiques fondamentales et appliquees, psychologie

Generalites sciences biologiques

Systeme biologique

Processus

Raisonnement qualitatif

Analyse multiresolution

Etude temporelle

Evolution dynamique

Simulation numerique

Modelisation

Biological system

Process

Qualitative reasoning

Multiresolution analysis

Temporal study

Dynamical evolution

Numerical simulation

Modeling

Résumé

Une caracteristique des systemes dynamiques complexes, qu'ils soient physiques ou naturels, est la presence de processus evoluant a differentes echelles de temps (dynamiques multiples) et de facon fortement non-lineaire. Nous nous placons dans le cas ou l'evolution de chaque processus etudie est une serie de mesures, ou bien est issue de la simulation de modeles numeriques. Pour concevoir ou ameliorer ces modeles en se basant sur l'echelle qui l'interesse, l'utilisateur doit d'abord etre capable de representer l'evolution de chaque processus a plusieurs echelles, determinees objectivement selon l'evolution elle-meme. Ensuite, le choix d'une ou de plusieurs representations doit etre guide par l'interpretation des caracteristiques dynamiques a chaque echelle de temps. Nous definissons une notion de granularite temporelle, exprimant le niveau de detail de la representation. Ayant affaire a des processus biologiques dont la forme de l'evolution est plus informative pour l'utilisateur que les valeurs numeriques precises, une representation qualitative/quantitative est elaboree: une segmentation de l'evolution initiale en episodes triangulaires (exprimant differentes formes de comportements locaux), puis l'abstraction successive de ces episodes triangulaires en episodes trapezoidaux, conduisent a l'obtention de toutes les representations possibles de l'evolution, et de toutes les echelles de temps associees. Le developpement d'outils graphiques, symboliques et statistiques permet d'identifier et d'interpreter automatiquement les principales caracteristiques dynamiques du processus a n'importe quelle echelle de temps: equilibre, stabilite, periodicite, recurrence, comportements majoritaires, etc. Ces caracteristiques permettent de conseiller un choix d'echelles de temps et, par suite, de frequences d'echantillonnage pertinentes. Une fonctionnalite supplementaire vise a identifier et a dissocier localement les composantes frequentielles de l'evolution initiale. Des exemples d'interpretation sont donnes pour deux modeles biologiques. Les analyses sont confrontees a la connaissance experte d'un agronome pour la validation de la methode. Ce travail a conduit la conception du logiciel paradise (process abstraction and interpretation system)