This thesis describes the addition of novel Geometric Guides to a generative Computer-Aided Design (CAD) application that supports early-stage concept generation. The application generates and evolves abstract 3D shapes, used to inspire the form of new product concepts. It was previously a conventional Interactive Evolutionary system where users selected shapes from evolving populations. However, design industry users wanted more control over the shapes, for example by allowing the system to influence the proportions of evolving forms. The solution researched, developed, integrated and tested is a more cooperative human-machine system combining classic user interaction with innovative geometric analysis. In the literature review, different types of Interactive Evolutionary Computation (IEC), Pose Normalisation (PN), Shape Comparison, and Minimum-Volume Bounding Box approaches are compared, with some of these technologies identified as applicable for this research. Using its Application Programming Interface, add-ins for the Siemens NX CAD system have been developed and integrated with an existing Interactive Evolutionary CAD system. These add-ins allow users to create a Geometric Guide (GG) at the start of a shape exploration session. Before evolving shapes can be compared with the GG, they must be aligned and scaled (known as Pose Normalisation in the literature). Computationally-efficient PN has been achieved using geometric functions such as Bounding Box for translation and scaling, and Principle Axes for the orientation. A shape comparison algorithm has been developed that is based on the principle of non-intersecting volumes. This algorithm is also implemented with standard, readily available geometric functions, is conceptually simple, accessible to other researchers and also offers appropriate efficacy. Objective geometric testing showed that the PN and Shape Comparison methods developed are suitable for this guiding application and can be efficiently adapted to enhance an Interactive Evolutionary Design system. System performance with different population sizes was examined to indicate how best to use the new guiding capabilities to assist users in evolutionary shape searching. This was backed up by participant testing research into two user interaction strategies. A Large Background Population (LBP) approach where the GG is used to select a sub-set of shapes to show to the user was shown to be the most effective. The inclusion of Geometric Guides has taken the research from the existing aesthetic focused tool to a system capable of application to a wider range of engineering design problems. This system supports earlier design processes and ideation in conceptual design and allows a designer to experiment with ideas freely to interactively explore populations of evolving solutions. The design approach has been further improved, and expanded beyond the previous quite limited scope of form exploration.

This thesis aims to determine the distribution of the relative permittivity for random mixtures of material using electromagnetic simulations. The algorithm used in the simulations is the FDTD method which solves Maxwell's equations numerically in the time-domain. The material is modeled as randomly shaped particles with radius 12 ± 10 micrometre in x- and y-direction and radius 3 ± 1 micrometre in zdirection. The scattering parameters from the transmitted and reflected electric field when a plane wave interacts with the material are measured. The relative permittivity is determined from the scattering parameters using the iterative Baker-Jarvis method. The simulations shows that both the distribution and the value of the relative permittivity is low when the particles have non conducting layers to force interruptions to prevent percolation, a conducting path between the particles. The most important result is of the kind where the simulations do not have any boundaries to prevent percolation. These simulations reflects how the relative permittivity distributes in real measurements. It is established that the value of the relative permittivity has a large distribution and also that percolation occurs because of the periodic structures.

The transition of students with moderate to severe handicaps from school to work and adult life has become a principal concern of special education over the last decade. Despite of these attentions, there has been little attention to the need for including plans for the student's communication needs in his or her Transition Plan. Thus, it is important to study the relationship between the inclusion of a student's communication needs in his or her Transition Plan and the effectiveness of communication programs. The purpose of this study is to identify the relationship between the Transition Plan and the effectiveness of communication programs, considering the individual's functioning level, family involvement, and communication mode.

As technology and our world understanding develop, we will need citizens who are able to ask and answer questions that have not been thought of yet. Currently, high school and college graduates entering the workforce demonstrate a gap in their ability to develop unique solutions and fill the current technology-driven jobs. To address this gap, science needs to be prioritized early in children's lives. The focus of this research was to analyze a science training program that would help pre-school teachers better understand Mind in the Making life skills, the nature of science, science practices, and improve their self-efficacy integrating science education into their classrooms and curriculum. Seventy-one teachers enrolled in two three-day, professional development trainings that were conducted over three, five-hour sessions approximately one month apart. During that training the teachers learned hands-on activities for young children that introduced life and physical science content. They were also given the task of developing and implementing a science-based lesson for their students and then analyzing it with other participants. The information from the lesson plans was collected for analysis. After the last training the teachers were given a pre/post retrospective survey to measure effective outcomes. The results from the lesson plans and surveys indicate that the trainings helped improve the teachers' understanding of Mind in the Making, the nature of science, and science practices. The results also show that the teachers felt more comfortable integrating science education into their classrooms and curriculum.

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Les Guides de Bonnes Pratiques Cliniques sont des documents normalisés destinés à l'amélioration de la qualité des soins. L'informatisation des Guides de Bonnes Pratiques est un enjeu majeur pour leur diffusion mais aussi pour les différentes étapes de leur cycle de vie depuis leur rédaction. De nombreux travaux de recherche ont été consacrés à l'informatisation des Guides de Bonnes Pratiques. Parmi eux, les approches documentaires utilisent les développements récents des langages à base de balises pour la structuration des documents, facilitant le traitement informatisé de ces documents. Nous proposons une extension de l'approche documentaire qui est basée sur une analyse intelligente des marqueurs de structuration des recommandations utilisant un analyseur à états finis. Cette approche a été intégrée à l'environnement informatique G-DEE (Guideline Document Engineering Environment) dédié à l'étude des Guides de Bonnes Pratiques, et peut servir pour une aide à la rédaction, un support au consensus lors de l'écriture, et un support pour la maintenance et l'actualisation des Guides de Bonnes Pratiques.

Le niobate de lithium dopé à l'erbium permet de tirer parti des propriétés optiques des ions terre rare et du fort coefficient électro-optique de la matrice. Il constitue ainsi un matériau prometteur pour la réalisation de lasers déclenchés monolithiques émettant vers 1,5 µm. En configuration guidée, l'obtention d'impulsions à forte puissance crête est en particulier envisageable à partir d'un pompage par diode laser du commerce et avec de faibles tensions de commande.<br />Dans cette perspective, un mécanisme prépondérant de réduction du gain aux fortes concentrations de dopant, caractéristique des cristaux dopés dans la masse, a été identifié et une méthode originale développée pour évaluer simplement ses effets de façon quantitative.<br />Ce mémoire souligne l'excellent accord entre les prévisions théoriques du modèle d'amplification optique mis en place puis adapté au cas de guides monomodes et les mesures réalisés sur les composants fabriqués dans le même temps par diffusion de bandes de titane dans des substrats dopés dans la masse et en surface.<br />Ceci a permis d'observer pour la première fois l'effet laser en continu dans des guides d'onde sur niobate de lithium dopé à l'erbium dans la masse et pompés par une diode à 1,48 µm. L'intégration de modulateurs électro-optiques a également conduit à l'observation d'impulsions déclenchées. Pour l'instant limitées par la puissance de pompe disponible, elles devraient pouvoir atteindre plusieurs centaines de watts de puissance crête avec des durées de quelques nanosecondes.

Pour un laser semiconducteur, la démonstration de fonctionnements en régime continu et à température ambiante est une étape cruciale à franchir pour en faire des dispositifs optoélectronique à part entière. Dans ce but, on cherche à améliorer leur température maximale de fonctionnement en régime continu et à limiter la puissance électrique injectée. Pour répondre à ces deux besoins essentiels, des travaux d'optimisation ont été menés au cours de cette thèse sur des lasers à cascade quantique (LCQ) émettant à lambda~9µm.<br />Une optimisation des guides d'onde des LCQ en GaAs/AlGaAs a été entreprise afin de diminuer les densités de courant de seuil et augmenter les rendements de ces lasers ; grâce à des guides utilisant des couches en AlGaAs ou en GaInP, de nouvelles performances ont été atteintes pour ces lasers. La réalisation d'injection sélective de courant par implantation de protons permet aux LCQ en GaAs/AlGaAs de réduire leurs courants de fonctionnnement, et d'améliorer leur propriétés thermiques. Nous avons expérimenté cette technique sur des LCCQ en GaInAs/AlInAs/InP.<br />L'influence d'une couche épaisse d'or, déposée sur le dessus des guides rubans pour améliorer la dissipation de chaleur, a également été étudiée. Les performances des deux types de LCQ seront comparées et les perspectives sur leur développement seront discutées.

Les travaux de cette thèse ont pour cadre l'approche modale de la propagation d'ondes en conduit. Deux aspects sont abordés : la propagation acoustique dans les guides d'ondes courbes, sans écoulement, et le problème d'une source dans un écoulement cisaillé, dans un conduit rectiligne.<br />Pour un guide courbe à deux ou trois dimensions, une formulation multimodale de la propagation acoustique est mise en place et validée, et des équations différentielles matricielles sont établies pour la pression et la vitesse longitudinale, ainsi qu'une équation de Riccati pour la matrice impédance. Si les caractéristiques du coude (section, admittance aux parois) sont constantes, un calcul algébrique de la matrice de diffusion est possible, qui permet l'étude des propriétés de diffusion de ce coude et de tout système complexe composé de conduits droits et courbes. Une comparaison de cette approche, ondulatoire, et d'une matrice de diffusion construite par la méthode des rayons montre une très grande similitude entre ces résultats à haute fréquence. L'atténuation dans un coude traité en parois par un matériau absorbant est enfin étudiée dans le cadre de l'approche multimodale et nous mettons en évidence plusieurs propriétés des conduits courbes traités.<br /><br />La seconde partie de ces travaux concerne le problème de la propagation acoustique dans un guide droit siège d'un écoulement parallèle cisaillé, en présence d'une source. La fonction de Green de l'équation de Pridmore-Brown est calculée dans un premier temps. Par transformée de Fourier spatiale inverse, les pôles de la fonction de Green font apparaître les modes acoustiques perturbés par l'écoulement, dont il est alors possible de calculer l'amplitude. La présence d'un spectre continu dû à la singularité de l'équation de Pridmore-Brown est également mise en évidence, et la contribution du continuum de modes hydrodynamiques correspondant est étudiée et décrite.

Ce mémoire de thèse a pour sujet la réalisation expérimentale d'un jet atomique ultrafroid guidé magnétiquement, dans le régime collisionnel. Après une description détaillée du dispositif expérimental développé à cette fin, une méthode de thermométrie par spectroscopie radio-fréquence est proposée et démontrée expérimentalement. Les variations de température, densité dans l'espace des phases et taux de collisions élastiques du jet au cours d'un cycle évaporation-rethermalisation sont calculées. Des expériences d'évaporation radio-fréquence à deux antennes sont ensuite présentées, qui permettent de prouver l'existence de collisions au sein du jet. Deux méthodes permettant d'augmenter le taux de collisions sont ensuite étudiées théoriquement, puis mises en oeuvre. Le gain en taux de collisions ainsi obtenu est mis à profit pour refroidir le jet à l'aide d'une dizaine de zones d'évaporation, permettant d'en accroître la densité dans l'espace des phases par un ordre de grandeur.