Information retrieval is widely used for retrieving relevant information among a variety of data, such as text documents, images, audio and videos. Since the first medical batch retrieval system was developed in mid 1960s, significant research efforts have focused on applying information retrieval to medical data. However, despite the vast developments in medical information retrieval and accompanying technologies, the actual promise of this area remains unfulfilled due to properties of medical data and the huge volume of medical literature. Specifically, the recall and precision of the selected dataset from the TREC clinical decision support track are low. The overriding objective of this thesis is to improve the performance of information retrieval techniques applied to biomedical text documents. We have focused on improving recall and precision among the top retrieved results. To that end, we have removed redundant words, and then expanded queries by adding MeSH terms in TREC CDS topics. We have also used other external data sources and domain knowledge to implement the expansion. In addition, we have also considered using the doc2vec model to optimize retrieval. Finally, we have applied learning to rank which sorts documents based on relevance and put relevant documents in front of irrelevant documents, so as to return the relevant retrieved data on the top. We have discovered that queries, expanded with external data sources and domain knowledge, perform better than applying the TREC topic information directly. / Master of Science / Information retrieval is widely used for retrieving relevant information among a variety of data. Since the first medical batch retrieval system was developed in mid 1960s, significant research efforts have focused on applying information retrieval to medical data. However the actual promise of this area remains unfulfilled due to certain properties of medical data and the sheer volume of medical literature. The overriding objective of this thesis is to improve the performance of information retrieval techniques applied to biomedical text documents. This thesis presents several ways to implement query expansion in order to make more efficient retrieval. Then this thesis discusses some approaches to put documents relevant to the queries at the top.

The main goal of this study is the use of polynomial chaos expansion (PCE) to analyze the uncertainty in calculating the lateral and longitudinal center of gravity for a vehicle from static load cell measurements. A secondary goal is to use experimental testing as a source of uncertainty and as a method to confirm the results from the PCE simulation. While PCE has often been used as an alternative to Monte Carlo, PCE models have rarely been based on experimental data. The 8-post test rig at the Virginia Institute for Performance Engineering and Research facility at Virginia International Raceway is the experimental test bed used to implement the PCE model. Experimental tests are conducted to define the true distribution for the load measurement systems' uncertainty. A method that does not require a new uncertainty distribution experiment for multiple tests with different goals is presented. Moved mass tests confirm the uncertainty analysis using portable scales that provide accurate results. The polynomial chaos model used to find the uncertainty in the center of gravity calculation is derived. Karhunen-Loeve expansions, similar to Fourier series, are used to define the uncertainties to allow for the polynomial chaos expansion. PCE models are typically computed via the collocation method or the Galerkin method. The Galerkin method is chosen as the PCE method in order to formulate a more accurate analytical result. The derivation systematically increases from one uncertain load cell to all four uncertain load cells noting the differences and increased complexity as the uncertainty dimensions increase. For each derivation the PCE model is shown and the solution to the simulation is given. Results are presented comparing the polynomial chaos simulation to the Monte Carlo simulation and to the accurate scales. It is shown that the PCE simulations closely match the Monte Carlo simulations. / Master of Science

Light microscopy is inherently limited in resolution by properties of light such as diffraction and interference to 170-250 nm. Expansion microscopy is a quickly-developing method which achieves super-resolution by using a swellable hydrogel to physically expand biological samples themselves, rather than depending on the properties of fluorophores. This thesis demonstrates that expansion microscopy is a feasible means for achieving super-resolution in transmitted light microscopy modes. Though it has only been used for fluorescence imaging in the past, here I show that samples prepared for expansion microscopy—including liver tissue slices and myofibrillar bundles—are observable using transmitted light. While the majority of the original sample material is removed in the expansion process, the hydrogel retains visible evidence of these samples. These demonstrate increased detail under brightfield microscopy that is useful for characterization. Sarcomeric regions are identifiable by this method and are confirmed by fluorescence imaging. Thus, expansion microscopy is a means to bring super-resolution to transmitted light imaging and is entirely compatible with fluorescence for the localization of proteins of interest.

L'utilisation grandissante des cellules souches mésenchymateuses (CSM) en ingénierie tissulaire augmente la nécessité d'améliorer leur expansion. Ces travaux ont concerné l'étude d'un procédé performant d'expansion de CSM porcines en mode agité. Tout d'abord, un milieu de culture a été adapté aux CSM porcines multipotentes. Puis, différents modes d'expansion en conditions agitées ont été évalués avec les cellules fixées sur des microporteurs. La culture sur le microporteur Cytodex 1 a permis d'atteindre une vitesse spécifique de croissance de 0,54 j-1, supérieure à celle observée en flacon statique (0,31 j-1), avec les mêmes conditions de culture. En parallèle, une méthode de comptage innovante a été proposée pour le dénombrement automatique des cellules cultivées sur Cytodex 1, sans passer par une étape de trypsination. Enfin, les conditions opératoires du procédé d'expansion ont été étudiées. En comparaison d'une culture de CSM sur Cytodex 1 sans agitation, une agrégation des cellules et une baisse apparente de la concentration cellulaire ont été observées à 25 et 75 rpm. Par ailleurs, l'ajout de microporteurs au cours d'une culture de 300 h, réalisée dans un système de culture agité à 25 rpm et dans un volume de 200 mL, a permis de prolonger la prolifération cellulaire en évitant l'agrégation tout en maintenant la multipotence des CSM. Une concentration cellulaire de 3 x 105 cellules/mL a été obtenue, au lieu de 1,2 x 105 cellules/mL en flacons statiques avec les mêmes conditions de culture. Un procédé performant d'expansion de CSM porcines en conditions agitées a ainsi pu être proposé / The extensive use of mesenchymal stem cells (MSC) in tissue engineering increases the necessity to improve the expansion performance. This work aimed at studying an efficient expansion process for porcine MSC in agitated mode. First, a culture medium was adapted to the multipotent porcine MSC. Then, various expansion modes and agitation conditions were evaluated with the cells fixed on microcarriers. Cultures on the Cytodex 1 microcarrier enabled to reach a specific growth rate of 0.54 d-1, which was higher than the one observed in static T-flasks (0.31 d-1), with the same culture conditions. In parallel, an innovative counting method was proposed for the automatic enumeration of cells cultivated on Cytodex 1, without passing by a trypsination step. Finally, the operating conditions of the expansion process were studied. Compared to a culture of MSC on non-agitated Cytodex 1 microcarriers, cell aggregation occurred and an apparent decrease in the cell concentration was observed at an agitation rate of 25 and 75 rpm. Moreover, the addition of microcarriers during a 300 h culture, performed in an agitated culture at 25 rpm and in a volume of 200 mL enabled to prolong the cell proliferation without any aggregation, while maintaining the multipotency of the cells. A cell concentration of 3 x 105 cells/mL was obtained, instead of the 1.2 x 105 cells/mL in static flasks with the same culture conditions. An efficient expansion process for porcine MSC under agitated conditions has therefore been proposed

La transformation de la paroi de l’ovaire en un péricarpe charnu implique une coordination entre les divisions cellulaires et l’expansion cellulaire. Des données considérables sur le développement et la maturation du fruit de tomate ont été établies, mais la coordination des divisions cellulaires, de l’expansion cellulaire et de l’endoréduplication durant la mise à fruit ainsi que durant la croissance du fruit de tomate reste grossièrement caractérisée au sein du péricarpe et de nombreuses questions ne sont pas résolues : comment ces deux processus sont-ils régulés et coordonnés durant le développement du fruit d’un point de vue cellulaire? Quand commence l’endoréduplication dans les tissus du fruit et quelle est sa fonction? La première partie de ce mémoire concerne la coordination des divisions cellulaires et de l’expansion cellulaire durant la fin du développement de l’ovaire et le début du développement du fruit. Une différenciation précoce des assises cellulaires composant la paroi de l’ovaire puis le péricarpe a été démontrée. Les divisions cellulaires se font principalement au sein de l’épiderme externe et montrent une synchronisation partielle tandis que l’expansion cellulaire se fait principalement dans le mésocarpe. L’endoréduplication semble être initiée avant l’anthèse. La deuxième partie est consacrée à l’analyse du RNA-seq nucléaire en fonction de quatre niveaux de ploïdie (4, 8, 16 et 32C). La majorité des gènes montrent une augmentation proportionnelle de leurs expressions en fonction des niveaux de ploïdie. Cependant, certains gènes révèlent une surexpression ou une sous-expression en fonction des niveaux de ploïdies. / The transformation of the ovary wall into a fleshy pericarp involves a coordinated pattern of cell division and cell expansion. Considerable data have been reported on tomato fruit development and ripening, but the pattern of cell division, cell expansion and endoreduplication at the tomato fruit set and during fruit growth remains grossly appreciated at the whole pericarp level and many questions are not yet resolved: How are cell division and cell expansion coordinated in tomato fruit a cellular level and according to developmental time? When does endoreduplication begin in fruit tissues and what is its function? The first part of this deals with the coordination of cell division and cell expansion during the end of tomato ovary development and the beginning of fruit growth. Evidence for early differentiation of cell layers in the ovary wall and then in fruit pericarp are presented. Cell division happens mainly in the external epidermis and shows partial synchronization, whereas cell expansion happens mostly in mesocarp cell layers. Endoreduplication is initiated as soon as before anthesis. The second part of this work is devoted to RNA-seq based transcriptome profiling of pericarp nuclei which have been sorted according to four ploidy levels (4, 8, 16 and 32C). We demonstrate that the expression of most of the pericarp-expressed genes shows a proportional increase according to ploidy level, on a nuclear basis. However, a significant amount of genes has been identified as over-expressed or under-expressed according to ploidy level.

L’exploration des quatre planètes géantes gazeuses, Jupiter, Saturne, Neptune et Uranus, est importante pour comprendre l’évolution de notre système solaire et plus généralement de l’univers. Les sondes entrant dans l’atmosphère des géantes gazeuses ont des vitesses de 20 à 50 km/s, largement supérieures aux vitesses d’entrée atmosphérique sur les autres planètes du système solaire. Il s’agit d’un problème complexe car les conditions d’entrées sont brutales et les vitesses associées dépassent largement les capacités des installations d’essai au sol actuelles. Cette thèse examine la possibilité de simuler expérimentalement les conditions d’entrées proposées pour Uranus et Saturne à 22.3 et 26.9 km/s avec un tube d’expansion à piston libre. D’abord, la possibilité de simuler les conditions directement en recréant la vitesse d’entrée réelle a été étudiée. Il a été trouvé qu’il était possible de simuler l’entrée d’Uranus mais seulement avec de grandes incertitudes. Pour cette raison, il a été proposé d’utiliser une substitution du gaz d’essai établie, dans lequel soit le pourcentage d’hélium dans l’atmosphère H2/He est augmenté, soit l’hélium est remplacé par du néon, un gaz noble plus lourd. Cela permet de simuler uniquement les conditions postchoc des entrées. Théoriquement, il a été constaté que ces substitutions permettaient de simuler l’entrée Uranus ou Saturne, ce qui a été confirmé expérimentalement à l’aide d’hélium. Notant l’intérêt actuel d’envoyer des sondes d’entrée atmosphérique vers ces deux planètes, cette étude a démontré que les capacités expérimentales requises sont disponibles pour la réalisation d’expériences simulées avec les modèles d’essais. / Exploration of the four gas giant planets, Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune, is important for understanding the evolution of both our solar system and the greater universe. Due to their size, flight into the gas giants involves atmospheric entry velocities between 20 and 50 km/s. This is a complex issue because the entry conditions are harsh but the related velocities are mostly beyond the capabilities of current ground testing facilities. As such, this thesis examines the possibility of experimentally simulating proposed Uranus and Saturn entries at 22.3 and 26.9 km/s in a free piston driven expansion tube, the most powerful type of impulse wind tunnel. Initially, the possibility of simulating the conditions directly by re-creating the true flight velocity was investigated. It was found to be possible to simulate the 22.3 km/s Uranus entry, but not without large uncertainties in the test condition. For this reason, it was proposed to use an established test gas substitition where the percentage of helium in the H2/He atmosphere is increased, or the helium is substituted for the heavier noble gas neon. This allows just the post-shock conditions of the entries to be simulated. Theoretically it was found that these substitutions allowed both Uranus or Saturn entry to be simulated, which was confirmed experimentally using helium. Noting the current interest in sending atmospheric entry probes to both of these planets, this study has demonstrated that the required experimental capabilities are available for performing simulated experiments using test models.

Depuis les années 1970, l’économie britannique s’est transformée grâce au développement des activités de services. Jusqu’en 2007, l’exceptionnelle croissance économique du Royaume-Uni et la résistance du pays aux chocs conjoncturels ont été attribuées au dynamisme des services britanniques. Cette thèse s’attache à démontrer, par le biais d’une analyse de l’économie nationale, internationale et régionale, les particularités et les origines de cette expansion. De cette montée en puissance du secteur des services, nous retenons, notamment, le rôle de la déréglementation, les réformes institutionnelles et la série de privatisations menées par les gouvernements de Margaret Thatcher, ainsi que la création d’un cadre macroéconomique stable depuis l’arrivée au pouvoir du New Labour en 1997. Nous soulignons également la contribution de la mondialisation et des avancées technologiques qui ont permis de développer et d’échanger de nouveaux produits et services, d’amplifier les échanges entre les régions et à l’international et de renforcer la compétitivité. Force est de reconnaître, toutefois, que certaines faiblesses structurelles entravent le développement du secteur, notamment le manque d’investissement en capital humain et les performances médiocres du service public. Enfin, notre étude ne serait pas complète sans l’analyse des forces et des faiblesses du secteur financier au cours des trois décennies que couvre notre période d’étude. / Since the 1990s, the UK economy has been transformed by the development of services. Up until 2007, the exceptional economic growth in the UK and its resistance to cyclical shocks has been attributed to the dynamism of UK services. Through analysis of the national, international and regional economy, the aim of this thesis is to underline the particular features and origins of expansion of the service sector. The role of deregulation, institutional reforms and the privatisation of many state-owned industries carried out by Margaret Thatcher’s governments as well as the creation of a stable macroeconomic framework after 1997 when New Labour were ushered in, are of particular importance in explaining the rapid growth of the service sector. Globalisation and technological progress have also contributed to the development and trade of new products and services, increasing trade between regions on a national and international level and strengthening competition. However, a number of structural weaknesses inherent in the UK service economy must also be underlined, in particular weak investment in human capital and the mediocre quality of public services. Finally, the strengths and weaknesses of the financial sector during these three decades will be examined.

La premième partie a pour but l’établissement d’un développement asymptotique pour la solution du problème de Stokes avec une petite perturbation du domaine. Dans ce travail, nous avons appliqué la théorie du potentiel. On a écrit les solutions du problème non-perturbé et du problème perturbé sous forme des opérateurs intégraux. En calculant la différence, et en utilisant des propriétés liées aux noyaux des opérateurs on a établi un développement asymptotiquede la solution.L’objectif principal de la deuxième partie de ce rapport est de déterminer les termes d’ordre élevé de l’expansion asymptotique des valeurs propres et fonctions propres pour l’opérateur de Stokes dues aux changements d’interface de l’inclusion. Dans la troisième partie, nous proposons une méthode pour l’évaluation des integrales singulières provenant de la mise en oeuvre de la méthode des éléments finis de frontière en électromagnetisme. La méthodeque nous adoptons consiste en une réduction récursive de la dimension du domained’intégration et aboutit à une représentation de l’intégrale sous la forme d’une combinaison linéaire d’intégrales mono-dimensionnelles dont l’intégrand est régulier et qui peuvent s’évaluer numériquement mais aussi explicitement. Pour la discrétisation du domaine, destriangles plans sont utilisés ; par conséquent, nous évaluons des intégrales sur le produit de deux triangles. La technique que nous avons développée nécessite de distinguer entre diverses configurations géométriques. / This thesis contains three main parts. The first part concerns the derivation of an asymptotic expansion for the solution of Stokes resolvent problem with a small perturbation of the domain. Firstly, we verify the continuity of the solution with respect to the small perturbation via the stability of the density function. Secondly, we derive the asymptotic expansion ofthe solution, after deriving the expansion of the density function. The procedure is based on potential theory for Stokes problem in connection with boundary integral equation method, and geometric properties of the perturbed boundary. The main objective of the second part on this report, is to present a schematic way to derive high-order asymptotic expansions for both eigenvalues and eigenfunctions for the Stokes operator caused by small perturbationsof the boundary. Also, we rigorously derive an asymptotic formula which is in some sense dual to the leading-order term in the asymptotic expansion of the perturbations in the Stokes eigenvalues due to interface changes of the inclusion. The implementation of the boundary element method requires the evaluation of integrals with a singular integrand. A reliable andaccurate calculation of these integrals can in some cases be crucial and difficult. In the third part of this report we propose a method of evaluation of singular integrals based on recursive reductions of the dimension of the integration domain. It leads to a representation of the integralas a linear combination of one-dimensional integrals whose integrand is regular and that can be evaluated numerically and even explicitly. The Maxwell equation is used as a model equation, but these results can be used for the Laplace and the Helmholtz equations in 3-D.For the discretization of the domain we use planar triangles, so we evaluate integrals over the product of two triangles. The technique we have developped requires to distinguish between several geometric configurations.

Ce travail est consacré au développement d'un outil numérique simulant l'expansion d'une mousse polymère. Un volume de mousse est décrit par un ensemble de bulles de gaz évoluant dans une matrice polymère. Son expansion est provoquée par la surpression du gaz. Un système d'équations décrivant les champs de vitesse et de pression est établi dans le liquide et dans le gaz. Le calcul de la pression du gaz, homogène dans chaque bulle, nécessite de connaître individuellement l'emplacement de chaque bulle: notre approche est multidomaine. Dans un contexte eulérien, chaque domaine est suivi par sa fonction caractéristique, laquelle est solution d'une équation de transport. Cette équation, purement convective, est résolue par une méthode éléments finis espace-temps Galerkin discontinu. Cette méthode est implicite: sa stabilité ne dépend pas du pas de temps. Une technique de r-adaptation de maillage diminue la diffusion liée à la discrétisation, et améliore la description des interfaces. Enfin, le domaine de calcul croît avec les bulles. Cette expansion globale préserve la géométrie du domaine, ainsi que la quantité de liquide contenue dans ce domaine. Cette méthodologie permet de simuler la formation d'une structure cellulaire: le taux de gaz passe de quelques pourcent à 80%, le liquide est piégé entre les bulles, et les cellules adoptent des formes polyédriques. L'approche locale développée est appliquée pour établir l'évolution de la viscosité et de la vitesse d'expansion d'un échantillon de mousse en fonction de sa structure. Un passage micro-macro permet d'utiliser ces lois pour simuler l'expansion macroscopique d'une mousse.

Two framework oxide materials of the MO��� network type have been synthesized and structurally characterized by synchrotron and X-ray powder diffraction and the Rietveld method in the temperature range 25~500 K. The results show one of them to be a low thermal expansion material. Theoretical studies of negative thermal expansion (NTE) in framework oxides were conducted with two methods, geometrical modeling by Rigid Unit Mode (RUM) method and lattice dynamic calculations by free energy minimization (FEM) method, the results are compared with each other as well as with experimental observations. RUM analysis of all five types of framework oxide structures negates any simple and direct correlation between presence or absence of RUMs in a structure and the sign of its thermal expansion. Instead, results suggest that NTE of a crystalline solid can not be explained by pure geometrical considerations over its structure alone, and for a better understanding of structure-relationship in negative thermal expansion structures, specific interatomic interactions present in each one must be brought in explicitly. FEM calculation of two negative thermal expansion structures indicates on a structure by structure basis NTE could be predicted and understood within the Gruneisen model, which attributes NTE of a structure to special vibration modes in a structure that softens when the lattice shrinks. The soft NTE modes are, however, not necessarily RUM or RUM like vibration motions. / Graduation date: 2003