Reconstruction rationnelle simultanée et applications à la théorie des codes correcteurs d'erreurs

Simultaneous Rational Function Reconstruction and applications to Algebraic Coding Theory

• Auteur / Autrice : Ilaria Zappatore
• Direction : Laurent Imbert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 16/10/2020
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique, de robotique et de micro-électronique (Montpellier ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Villard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Imbert, Gilles Villard, Daniel Augot, Clément Pernet, Elisa Gorla, Magali Turrel Bardet, Eleonora Guerrini, Romain Lebreton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Augot, Clément Pernet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Codes correcteurs d'erreurs (théorie de l'information)

Calcul formel

Mots clés libres

Calcul formel

Codes correcteurs d'erreurs

Théorie des codes algébriques

Computer Algebra

Error correcting codes

Algebraic Coding Theory

Résumé

Cette thèse étudie un problème de calcul formel qui a des applications et conséquences importantes sur la théorie des codes correcteurs algébriques : la reconstruction rationnelle simultanée (RRS). En effet, une analyse rigoureuse de ce problème amène à des résultats intéressants dans ce deux domaines scientifiques.Plus précisément, la reconstruction simultanée de fractions rationnelles est le problème de la reconstruction d’un vecteur de fractions rationnelles ayant le même dénominateur étant donné ses évaluations (ou plus généralement étant donné ses restes modulo de polynômes différents). La particularité de ce problème consiste dans le fait que la contrainte du dénominateur commun réduit le nombre de points d’évaluation nécessaires pour garantir l’existence d’une solution, au prix d’une éventuelle perte d’unicité. Une des principales contributions de ce travail consiste à prouver que l’unicité est garantie pour quasiment tous les instances de ce problème.Ce résultat a été obtenu par l’élaboration des résultats et techniques précédents dérivées des applications du probleme RRS, depuis la résolution de systèmes linéaires polynomiaux jusqu’au décodage de codes Reed-Solomon entrelacés.Dans ce travail, nous avons aussi étudié et présenté une autre application du problème SRFR, concernant le problème de la construction d’algorithmes tolérants aux fautes : des algorithmes résistants aux erreurs de calcul. Ces algorithmes sont construits en introduisant une redondance et en utilisant des outils de codes correcteurs d’erreurs pour détecter et éventuellement corriger les erreurs qui se produisent pendant les calculs. Dans ce contexte d’application, nous améliorons une technique existante de tolérance aux fautes pour la résolution de systèmes linéaires polynomiaux par interpolation-évaluation, avec une attention particulière aux problème RRS correspondant.

This dissertation deals with a Computer Algebra problem which has significant consequencesin Algebraic Coding Theory and Error Correcting Codes: the simultaneous rationalfunction reconstruction. Indeed, an accurate analysis of this problem leads to interestingresults in both these scientific domains.More precisely, the simultaneous rational function reconstruction is the problem of reconstructinga vector of rational functions with the same denominator given its evaluations(or more generally given its remainders modulo different polynomials). The peculiarity ofthis problem consists in the fact that the common denominator constraint reduces the numberof evaluation points needed to guarantee the existence of a solution, possibly losing theuniqueness. One of the main contribution of this work consists in the proof that uniquenessis guaranteed for almost all instances of this problem.This result was obtained by elaborating some other contributions and techniques derivedby the applications of SRFR, from the polynomial linear system solving to the decoding ofInterleaved Reed-Solomon codes.In this work, we will also study and present another application of the SRFR problem,concerning the problem of constructing fault-tolerant algorithms: algorithms resilientsto computational errors. These algorithms are constructed by introducing redundancy andusing error correcting codes tools to detect and possibly correct errors which occur duringcomputations. In this application context, we improve an existing fault-tolerant techniquefor polynomial linear system solving by interpolation-evaluation, by focusing on the SRFRproblem related to it.