Méthodes algorithmiques de comparaison d'arborescences : applications à la comparaison de l'architecture des plantes

par Pascal Ferraro

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Alain Ayache.

Soutenue en 2000

à Toulouse, INPT .


  • Résumé

    Le rôle croissant joué par l'architecture dans la modélisation des plantes a généré le besoin de nouveaux outils d'investigation. Des outils génériques ont ainsi été développés pour visualiser les plantes en 3D, pour modéliser leur croissance, pour mesurer, pour explorer ou pour analyser leur architecture. Dans ce cadre, cette thèse introduit de nouvelles méthodes algorithmiques pour la comparaison de l'architecture des plantes. La définition d'une mesure quantitative de la ressemblance entre architectures de plantes a des applications potentielles importantes en sylviculture, en arboriculture, en horticulture et en agronomie. En modélisation, elle permet d'aborder sous un angle nouveau le problème de l'évaluation des modèles de simulation de la croissance des plantes. Pour prendre en compte de façon précise, l'organisation structurelle des entités d'une plante, i. E. Son architecture, les représentations de type arborescent sont couramment utilisées. Pour assurer une plus grande généralité dans la description de l'architecture des plantes, le programme de modélisation de l'architecture du CIRAD a défini une structure arborescente multi-échelles, basée sur la notion de graphe quotienté. Ce travail a eu pour objectif d'explorer les algorithmes de comparaison entre arborescences, d'en étudier les applications dans les domaines de la biologie végétale et d'envisager différentes extensions. La famille d'algorithmes étudiée s'appuie sur la généralisation des méthodes de calcul de distance entre séquences utilisées, par exemple, pour la comparaison du génome. Leur principe général consiste à reconstruire un graphe cible en appliquant à un graphe initial différentes opérations structurelles, appelées opérations d'édition. Ayant attribué un coût à chaque opération, on recherche alors une suite d'opérations d'édition dont la somme des coûts est minimale. L'étude de la combinatoire de tels problèmes se ramène à la recherche d'une solution optimale dans un espace qui croît exponentiellement avec la taille des données. Pour définir des algorithmes efficaces à la fois en temps et en espace, la solution optimale est construite de façon incrémentale en utilisant des techniques de programmation dynamique. Après avoir proposé un point de vue unifié de différentes distances entre arborescences, nous donnons deux extensions algorithmiques permettant d'envisager le calcul d'une mesure de ressemblance entre arborescences multi-échelles. Nous présentons différentes applications de ces méthodes de comparaison à la comparaison d'architecture de plantes.


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Informations

  • Détails : VI-171 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 165-171

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