Bio-inspirés

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Apprentissage et adaptation dans les SystŁmes bio-inspirés

Apprentissage et adaptation dans les SystŁmes bio-inspirés

3. Un survol des modèles bio-inspirés pour la résolution des problèmes complexes 38 ensuite disponibles pour la phase de reproduction. Celle-ci consiste à appliquer des opérateurs de variation sur des copies des individus sélectionnés pour en engendrer de nouveaux ; les opérateurs les plus utilisés sont le croisement (ou recombinaison), qui produit un ou deux descendants à partir de deux parents, et la mutation, qui produit un nouvel individu à partir d’un seul individu. La structure des opérateurs de variation dépend étroitement de la représentation choisie pour les individus. Les performances des nouveaux individus sont ensuite mesurées, durant la phase d’évaluation, à partir des objectifs …xés. En…n, la phase de remplacement consiste à choisir les membres de la nouvelle génération : on peut, par exemple, remplacer les individus les moins performants de la population par les meilleurs individus produits, en nombre égal. L’algorithme est interrompu après un certain nombre de générations, selon un critère d’arrêt à préciser. L’algorithme suivant illustre le principe de fonctionnement d’un algorithme évolutionnaire.
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Contribution à la segmentation d'images médicales par les algorithmes bio-inspirés

Contribution à la segmentation d'images médicales par les algorithmes bio-inspirés

Dans le cadre de cette thèse, nous avons focalisé notre étude sur la segmentation automatique des images IRM cérébrales par les algorithmes bio-inspirés. Parmi les méthodes non supervisées présentées, nous nous sommes intéressés à l’algorithme de c-moyennes floues (FCM). Cet algorithme a été largement appliqué, au regard de son adaptation et son efficacité à traiter des données imprécises et incertaines. Cependant, son inconvénient majeur est lié à l’initialisation aléatoire des centres de classes qui provoque une convergence prématurée et bloque FCM dans des minima locaux. Afin d’améliorer davantage les performances de FCM, nous avons proposé une nouvelle méthode d’initialisation, basée sur l’algorithme d’optimisation par essaim de particules PSO. Notre contribution s’articule autour de deux étapes principales. La première consiste à reformuler le problème de la segmentation en un problème d’optimisation, par la définition d’une nouvelle fonction objectif qui cherche les meilleurs centres de classes. La deuxième étape concerne l’initialisation de l’algorithme FCM avec les centres déjà obtenus. La méthode développée a été validée sur des images IRM simulées et réelles. La comparaison des résultats de test avec d’autres méthodes de segmentation existantes, montrent clairement la supériorité de l’approche proposée.
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Transfert couplé électron/proton et coupure de liaison dans des systèmes bio-inspirés

Transfert couplé électron/proton et coupure de liaison dans des systèmes bio-inspirés

Résumé Le transfert d’électron associé au transfert de proton ou à la coupure de liaison est un processus omniprésent dans les systèmes naturels et biologiques. Comprendre les enjeux mécanistiques impliqués dans le fonctionnement de ces systèmes permet de les exploiter et de pouvoir les imiter. Deux systèmes bio-inspirés ont été étudiés par électrochimie directe, l’oxydation d’une paire de base guanine-cytosine et la réduction d’un cycloperoxyde assistée par la présence d’un groupe donneur de proton. Le premier système associe le transfert d’électron au transfert de proton alors que le second illustre le couplage entre le transfert d’électron et de proton et la coupure de liaison. L’appariement entre les bases de l’ADN par liaison hydrogène n’a aucun effet sur la cinétique et la thermodynamique de l’oxydation de la guanine. La réaction est cinétiquement contrôlée par la première étape du transfert électronique et le mécanisme impliqué est séquentiel. La coupure réductrice de la liaison O-O du cycloperoxyde assistée par la présence d’un groupe donneur de proton est comparée à un autre système où la fonction acide carboxylique est remplacée par un groupe méthoxy. Un décalage de 700 mV est observé entre les potentiels de pic des deux composés indiquant que le gain thermodynamique offert par l’étape de protonation est exprimé dans la cinétique de la réaction. Par conséquent le transfert d’électron dissociatif et le transfert de proton sont tous concertés. Un nouveau modèle cinétique simplifié a été établie pour décrire la dynamique de ce type de mécanisme appelé « tout concerté ».
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Apprentissage et fouille de données par les algorithmes bio-inspirés : application à la reconnaissance de caractères arabes manuscrits

Apprentissage et fouille de données par les algorithmes bio-inspirés : application à la reconnaissance de caractères arabes manuscrits

Chapitre 4 Contribution ` a la reconnaissance de l’´ ecriture arabe manuscrite 4.1.2 Classification Il existe une multitude de m´ ethodes de classification de donn´ ees qui d´ ependent du domaine d’application du probl` eme ` a traiter. La reconnaissance de l’´ ecriture manuscrite arabe n´ ecessite un apprentissage et rel` eve du domaine de la reconnaissance de formes d’o` u nous proposons d’utiliser comme classifieur les syst` emes immunitaire artificiels, qui se dis- tinguent des autres m´ ethodes de classification en particulier les m´ ethodes bio-inspir´ es par leur facult´ e de m´ emorisation, de reconnaissance, d’auto-organisation , d’apprentissage et leur bonne application dans le domaine de reconnaissance de formes. Par rapport ` a d’autres algorithmes bio-inspir´ es, les AIS offrent des mod` eles et des algorithmes diff´ erents (la s´ election clonale, s´ election n´ egative, r´ eseaux immunitaires) con¸cus pour diff´ erentes ap- plications. Dans notre approche nous nous int´ eressons ` a la s´ election clonale qui s’applique bien pour la reconnaissance de forme de laquel d´ erive notre application.Les anticorps du syst` emes sont des mots arabe appris par le classifieur, les antig` enes sont les mots arabe `
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Recherche de caractéristiques sonores et de correspondances audiovisuelles pour des systèmes bio-inspirés de substitution sensorielle de l'audition vers la vision

Recherche de caractéristiques sonores et de correspondances audiovisuelles pour des systèmes bio-inspirés de substitution sensorielle de l'audition vers la vision

Étant donné la correspondance entre le timbre et une forme visuelle, dans l’étape sui- vante, un modèle hiérarchique flexible et polyvalent bio-inspiré pour analyser le timbre et extraire des caractéristiques importantes du timbre a été développé. Inspiré par les découvertes dans les domaines des neurosciences, neurosciences computationnelles et de la psychoacoustique, non seulement le modèle extrait-il des caractéristiques spec- trales et temporelles d’un signal, mais il analyse également les modulations d’amplitude sur différentes échelles de temps. Il utilise un banc de filtres cochléaires pour résoudre les composantes spectrales d’un son, l’inhibition latérale pour améliorer la résolution spectrale, et un autre banc de filtres de modulation pour extraire l’enveloppe tempo- relle et la rugosité du son à partir des modulations d’amplitude. Afin de démontrer son potentiel pour la représentation du timbre, le modèle a été évalué avec succès pour trois applications : 1) la comparaison avec les valeurs subjectives de la rugosité 2) la classification d’instruments de musique 3) la sélection de caractéristiques pour les sons qui ont été regroupés en fonction de la forme visuelle qui leur avait été attribuée dans l’expérience audiovisuelle.
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Génération de trajectoires de marche de robots humanoïdes établies sur les modèles pendulaires bio-inspirés de l'humain

Génération de trajectoires de marche de robots humanoïdes établies sur les modèles pendulaires bio-inspirés de l'humain

Trajectory generation for humanoid robot based on pendulum models that are bio-inspired of human walking Résumé Cette thèse s’inscrit dans le domaine de la géné- ration de trajectoires de marche pour un robot hu- manoïde. Elle vise à améliorer la consommation énergétique du robot humanoïde dont la définition de marche est fondée sur le modèle d’un pen- dule inversé, qui est simple, rapide à calculer et facile à implémenter. Nous introduisons deux ca- ractéristiques humaines dans le modèle du pen- dule inversé. La première est l’oscillation verticale du CdM. Nous montrons qu’une amplitude faible de l’oscillation verticale du CdM réduit raisonna- blement l’énergie consommée et les couples arti- culaires. Nous avons également effectué une ana- lyse de l’influence de la durée du cycle de marche et de la hauteur moyenne du CdM sur l’énergie.
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Synthèse et auto-organisation de lipopeptides organocatalytiques bio-inspirés : influence de l'agrégation sur leur activité hydrolytique

Synthèse et auto-organisation de lipopeptides organocatalytiques bio-inspirés : influence de l'agrégation sur leur activité hydrolytique

Organocatalysts are metal-free small organic molecules which are usually stable, nontoxic, not expensive, easily accessible, and recyclable.1–5 Among them are amino acids and peptides in[r]

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Fouille de données basée algorithmes bio-inspirés

Fouille de données basée algorithmes bio-inspirés

Keywords: Data mining; Differential evolution; Quantum computing; Firefly algorithm; Particle Swarm Optimization; Feature selection; Rough set; Discrete problem optimization; Knapsack pr[r]

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Etude de la relation structure-activité de complexes bio-inspirés de la réductase de l'oxyde nitreux

Etude de la relation structure-activité de complexes bio-inspirés de la réductase de l'oxyde nitreux

Nous avons pu mettre en évidence que la réactivité de ce complexe est directement liée à la présence d’une molécule d’eau dans la sphère de coordination de l’un des centres à cuivre, [r]

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Conception de polymères organiques bio-inspirés et organométalliques en vue d'applications photovoltaïques

Conception de polymères organiques bio-inspirés et organométalliques en vue d'applications photovoltaïques

Les polymères platine-diamine montrent des spectres d'absorption où la bande de plus basse énergie provient d'une transition de type it-it* tandis que les polymères quinone dii[r]

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Développement de liquides synoviaux synthétiques bio-inspirés

Développement de liquides synoviaux synthétiques bio-inspirés

i La bioinspiration consiste à analyser les systèmes naturels qui se sont adaptés parfaitement à leurs environnements pour développer des solutions ingénieuses. Ce projet de thèse aborde la thématique de la lubrification articulaire dans le but de développer un traitement contre l'ostéoarthrite (OA). Nous nous sommes inspirés des articulations synoviales, systèmes tribologiques très performants grâce aux interactions synergiques entre la structure unique du cartilage et les molécules lubrifiantes (ML) du fluide synovial (SF). Cependant, lors de l'OA des mécanismes inflammatoires et d'érosion mécanique aboutissent à la dégénérescence progressive du cartilage et la dégradation spécifique des ML du SF (aggrécane et lubricine). Des mimes des ML du SF ont été synthétisés reprenant leur structure particulière dite en écouvillon moléculaire (BB), structure responsable de la lubrification. Des tests tribologiques (SFA, tribomètre) ont montré que les BB garantissent à la fois une faible friction et une résistance à l'usure sur des surfaces dures de mica. Ceci est dû à la présence, sur nos EM, de groupements d'ancrage spécifiques assurant l’adsorption sur la surface de mica et à la formation d'enchevêtrements et d’interactions intermoléculaires avec l'acide hyaluronique de haut poids moléculaire, composant essentiel du SF. Des mimes de cartilage à base d'hydrogels de chitosane multicouches ont été également réalisés reprenant les principales propriétés architecturales du cartilage. En combinaison avec nos EM, ces hydrogels, matériaux poroélastiques fragiles, sont capables d’être lubrifiés avec une friction dans la gamme physiologique et une nette amélioration de leur usure.
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en
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en fr Bio-inspired self-construction and self-assembly of organic films triggered by electrochemistry Auto-construction et auto-assemblage bio-inspirés de films organiques par électrochimie

5.2 Introduction Environmental monitoring, food industry or clinical analyses require the development of selective tools for biomolecule detection. Biosensors can be regarded as complementary tools to classical analytical methods (e.g. high performance liquid chromatography) due to their unique feature, their inherent simplicity, relative low cost, rapid response and miniaturization, thereby allowing continuous monitoring. A biosensor is a device composed of two intimately associated elements: (i) a bioreceptor, that is an immobilized sensitive biological element (e.g. enzyme) recognizing the analyte (e.g. enzyme substrate). (ii) a transducer, that is used to convert the (bio)chemical signal resulting from the interaction of the analyte with the bioreceptor into an electronic one. The intensity of the generated signal is directly or inversely proportional to the analyte concentration. Transduction of the biological activity of the functional surface into a quantifiable electric signal can be performed by different ways, depending on the chemical or physical interaction substrate/receptor (Figure 5.1). Enzyme-based electrodes represent an important class of biosensors where byproducts of enzymatic breakdown of an analyte are
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Nouveaux catalyseurs inspirés du site actif des hydrogénases NiFe : électro-production d'hydrogène et mécanisme catalytique

Nouveaux catalyseurs inspirés du site actif des hydrogénases NiFe : électro-production d'hydrogène et mécanisme catalytique

Synthèse, caractérisations et propriétés catalytiques de modèles fonctionnels bio- inspirés Ni-Ru De manière générale, les caractéristiques recherchées pour un catalyseur sont efficacité, robustesse et faible coût. 5 En ce qui concerne la production d‟hydrogène, l‟élaboration de catalyseurs incorporant des métaux alternatifs au platine tels que le nickel et, dans une moindre mesure, le ruthénium répond au troisième critère. Dans le cadre de la modélisation du site actif des hydrogénases NiFe, nous avons vu au Chapitre 1 que pour la plupart des complexes Ni-Fe, aucune activité catalytique n‟avait été décrite et que certains composés souffraient d‟une instabilité en solution. La substitution du fer par le ruthénium dans les composés modèles du site actif de l‟hydrogénase NiFe a conduit à une plus grande robustesse et à l‟observation d‟une activité catalytique. 6, 7 Cependant, celle-ci se produit encore avec une grande surtension. Afin d‟améliorer l‟efficacité et la robustesse de ces catalyseurs, nous avons effectué des modifications structurales et électroniques au niveau du centre organométallique : des complexes Ni-Ru originaux ont été synthétisés renfermant les motifs {Ru(Cp)} + , {Ru(Cp*)} + , et {Ru(HMB)} 2+ (HMB = hexaméthylbenzène).
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Diversité et paradoxes du bio-design

Diversité et paradoxes du bio-design

I I L E B I O D E S I G N : Voyons maintenant comment cette discipline est abordée par les designers. Peut-on appliquer la logique du design au champ de la biologie de synthèse ? C’est ce qu’amorce ce nouveau champ exploratoire qui est le « bio-hacking » ou « DIY bio ». Le déploiement de cette nouvelle discipline a été favorisé/ développé car le matériel nécessaire pour mener ce type d’expérience est de plus en plus abordable financièrement. Le « bio-hacking » tend vers les mêmes objectifs que la biologie de synthèse. Cependant, cette pratique se réalise sans cadre officiel, d’où le terme « hacking ». Comme nous le décrit Wiliam Myers dans Biodesign, nature, science, creativity : « À bien des égards, ils expliquent ce que nous ne sommes pas encore en mesure de nommer ou d’évaluer de manière
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L'équitable, le bio et le goût. Quels sont les effets de la double labellisation bio-équitable sur le consentement à payer de consommateurs ?

L'équitable, le bio et le goût. Quels sont les effets de la double labellisation bio-équitable sur le consentement à payer de consommateurs ?

Les caracte´ristiques des trois classes ainsi que leur importance montrent que la majorite´ des sujets de notre e´chantillon sont preˆts a` payer plus pour les caracte´- ristiques e´thiques des produits, ce qui valide notre premie`re proposition, mais aussi que certains d’entre eux ne valori- sent les produits bio-e´quitables que si leur gouˆt les satisfait (seconde proposition), tandis que d’autres consommateurs se montrent insensibles a` ces labels. Par ailleurs, parmi les sujets des classes 2 et 3, sensibles a` la pre´sence des labels, cer- tains valorisent plus le label « E´quitable » quand il est seul que lorsqu’il est associe´ au label « Bio ». Ils voient dans la double labellisation un risque potentiel de perte d’identite´ pour le label « E´quitable » ; d’au- tres identifient le label « Bio » a` une couche sociale aise´e qui cherche a` se distinguer par la consommation des produits bio et e´voquent, de ce fait, une incompatibilite´ entre ce label « Bio » et le label « E´qui- table ». Enfin, certains sujets e´voquent la question de multiplication des signes non ve´rifiables sur un seul et meˆme produit.
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Synthèse de complexes inspirés des formiate déshydrogénases à Mo/W : application à la catalyse moléculaire de la réduction du CO2

Synthèse de complexes inspirés des formiate déshydrogénases à Mo/W : application à la catalyse moléculaire de la réduction du CO2

et 4H-qpdt. En effet, ces ligands apportent un environnement riche en soufre, que l’on peut retrouver dans certaines métalloenzymes catalysant la réduction du CO 2 . Cela est le cas en particulier pour les CO-deshydrogénases (CODH) de type [NiFe], dans laquelle un atome de Ni est entouré par trois atomes de soufre [1] (Figure 59). Même si l’environnement du site actif est bien plus complexe que celui de nos molécules, avec notamment la présence d’un second centre métallique de Fe, il a été montré que c’était l’atome de nickel qui joue le rôle central dans cette catalyse. De plus, nos ligands sont inspirés de la molybdoptérine que l’on retrouve dans les formiate déshydrogénases et dans les CODHs de type Mo/Cu. Ces complexes de Ni s’inscrivent donc dans le contexte de valorisation de ces ligands avec des métaux non-nobles, afin de trouver de nouveaux types de catalyseurs pour la réduction du CO 2 .
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Fabrication of Bio-Functionalised Polypyrrole Nanoarrays for Bio-Molecular Recognition

Fabrication of Bio-Functionalised Polypyrrole Nanoarrays for Bio-Molecular Recognition

determined by injecting anti-Ova on unmodified PPy or PPy modified with the non specific probe (casein). The resulting background signal was lower than 10-15% of the specific signals for all the control surfaces showing a good specificity of detection for both uniform and nanoarrayed surfaces. Fig. (4). presents the SPR signals as a function of the Anti–Ova concentration after background subtraction. The signals increase with the concentration of anti-OVA. The specific signals from nanoarrayed PPy surface were much lower than the ones obtained on the uniform surface. The SPR signals of OVA nanoarrays represent 15-20% of the OVA uniforms films signal, which is higher than the expected in case of similar bio-activity of the probes. These results show that the OVA embedded within the nanoarrayed PPy maintain its bioactivity allowing anti-OVA biorecognition, and slightly increases the bio-activity of the probes.
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Dynamiques territoriales et jeux d’acteurs dans l’approvisionnement bio-local de la restauration collective ligérienne. L’exemple de Manger bio en Vendée et du Bio d’ici en Sarthe

Dynamiques territoriales et jeux d’acteurs dans l’approvisionnement bio-local de la restauration collective ligérienne. L’exemple de Manger bio en Vendée et du Bio d’ici en Sarthe

environ 20 tonnes/mois d’un catalogue de 150 produits, pour un chiffre d’affaires de 30 000 € et quelques 1,5 millions de repas annuels sur l’ensemble du département. En Sarthe, l’idée de monter une Société coopérative d’intérêt collectif (SCIC) nommée Le bio d’ici émerge en 2009 à l’initiative conjointe d’un paysan syndicaliste lié au GAB72 et de la mairie d’Allonnes. Tous deux espèrent ainsi faire renaître la production biologique sur cette commune du sud-ouest manceau afin d’en fournir les cantines scolaires. Dans son esprit initial, Le bio d’ici doit se positionner en interface entre la production agricole et les collectivités locales. Idéalement, ce dispositif de plateforme locale cherche à se déployer dans l’Économie sociale et solidaire (ESS) via une SCIC où collectivités (mairie d’Allonnes) et structures d’accompagnement agricole (GAB 72) travaillent de concert avec des entreprises d’insertion, telles que des associations départementales d’aide aux handicapés (ADAPEI 72, APAJH 72) pour la production de plants maraîchers et l’atelier de transformation, ou bien encore EchoTri à la logistique (figure 2). La SCIC est ainsi sensée fédérer plusieurs collèges d’acteurs, dont celui des producteurs (7 maraîchers et 3 arboriculteurs), des « partenaires » (GAB 72 et des prestataires comme EchoTri, l’ADAPEI...) ainsi qu’une quinzaine de clients (majoritairement Allonnes qui contribue au capital social). Au total, la structure de production en projet doit fournir quelques 1800 repas quotidiens en produits bio.
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Modélisation de l'électrolocation pour la bio-robotique

Modélisation de l'électrolocation pour la bio-robotique

(c) améliorer la connaissance. En implantant des comportements articiels directe- ment inspirés du poisson électrique, en particulier les règles sociales desquelles peuvent émerger une perception de groupe. L'objectif nal du projet proposé à son commencement a été de faire accomplir des tâches bien spéciques au robot selon le scénario déni à la gure 1.4.2 et qui se détaille comme suit : un objet cible est placé dans une piscine parmi d'autre objets. Le robot anguilliforme est lâché dans l'eau. Il se divise en quatre plus petits robots qui nagent suivant diérentes directions, de manière aléatoire. Une fois que l'un des petits robots a trouvé l'objet cible, il émet un signal de communication que les autres petits robots peuvent suivre pour retrouver la position du robot émetteur. Alors que les robots se réunissent autour de l'objet cible, il peuvent décider d'une conguration pour émettre un champ électrique suivant diérentes directions et obtenir une image détaillée de l'objet. Plus concrétement, les robots pourront combiner le sens électrique, la nage, les déformations de leur corps et des recongurations électriques et morphologiques (selon par exemple la taille de l'objet). Lorsque les robots ont achevé leur tâche d'identication de l'objet cible, ils se reconnectent en un seul robot et retournent au point de départ d'où ils ont été initialement relâchés. Dans ce type de scenario, nous utiliserons les modalités du sens électrique du poisson qui permet de reconnaître la forme, mais aussi une certaine couleur électrique, venant de la combinaison des valeurs de résistance et de capacité de l'objet. Par exemple, l'objet cible aura a priori une certaine couleur électrique et le robot sera conçu de telle manière à reconnaître sa forme. Le type de scénario proposé ci-dessus est volontairement simple. En fait, ce scenario est surtout vu comme un test de performance du système robotique de perception. Cette simplicité est également requise pour que les biologistes puisse eectuer des comparaisons et établir des analogies avec leur observations. Au-delà de ce type de scénario, il existe diverses applications concrètes qui pourraient tirer prot de la richesse des solutions proposées dans le projet ANGELS, comme par exemple, l'exploration des réseaux industriels contenant des matériaux potentiellement dangereux.
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Le bio est-il devenu une marque ? : étude sémiologique des signes du bio en tant que moyens de médiation marchande

Le bio est-il devenu une marque ? : étude sémiologique des signes du bio en tant que moyens de médiation marchande

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignemen[r]

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