no / Inverse limits and profinite groups are used in a quantum mechanical context. Two cases are considered: a quantum system with positions in the profinite group Z(p) and momenta in the group Q(p)/Z(p), and a quantum system with positions in the profinite group (Z) over cap and momenta in the group Q/Z. The corresponding Schwatz-Bruhat spaces of wavefunctions and the Heisenberg-Weyl groups are discussed. The sets of subsystems of these systems are studied from the point of view of partial order theory. It is shown that they are directed-complete partial orders. It is also shown that they are topological spaces with T-0-topologies, and this is used to define continuity of various physical quantities. The physical meaning of profinite groups, non-Archimedean metrics, partial orders and T-0-topologies, in a quantum mechanical context, is discussed.

L’imagerie de résonance magnétique de diffusion (dMRI) est une technique très sensible pour la tractographie des fibres de substance blanche et la caractérisation de l’intégrité et de la connectivité axonale. A travers la mesure des mouvements des molécules d’eau dans les trois dimensions de l’espace, il est possible de reconstruire des cartes paramétriques reflétant l’organisation tissulaire. Parmi ces cartes, la fraction d’anisotropie (FA) et les diffusivités axiale (λa), radiale (λr) et moyenne (MD) ont été largement utilisés pour caractériser les pathologies du système nerveux central. L’emploi de ces cartes paramétriques a permis de mettre en évidence la survenue d’altérations micro structurelles de la substance blanche (SB) et de la substance grise (SG) chez les patients atteints d’une sclérose en plaques (SEP). Cependant, il reste à déterminer l’origine de ces altérations qui peuvent résulter de processus globaux comme la cascade inflammatoire et les mécanismes neurodégénératifs ou de processus plus localisés comme la démyélinisation et l’inflammation. De plus, ces processus pathologiques peuvent survenir le long de faisceaux de SB afférents ou efférents, conduisant à une dégénérescence antero- ou rétrograde. Ainsi, pour une meilleure compréhension des processus pathologiques et de leur progression dans l’espace et dans le temps, une caractérisation fine et précise des faisceaux de SB est nécessaire. En couplant l’information spatiale de la tractographie des fibres aux cartes paramétriques de diffusion, obtenues grâce à un protocole d’acquisitions longitudinal, les profils des faisceaux de SB peuvent être modélisés et analysés. Une telle analyse des faisceaux de SB peut être effectuée grâce à différentes méthodes, partiellement ou totalement non-supervisées. Dans la première partie de ce travail, nous dressons l’état de l’art des études déjà présentes dans la littérature. Cet état de l’art se focalisera sur les études montrant les effets de la SEP sur les faisceaux de SB grâce à l’emploi de l’imagerie de tenseur de diffusion. Dans la seconde partie de ce travail, nous introduisons deux nouvelles méthodes,“string-based”, l’une semi-supervisée et l’autre non-supervisée, pour extraire les faisceaux de SB. Nous montrons comment ces algorithmes permettent d’améliorer l’extraction de faisceaux spécifiques comparé aux approches déjà présentes dans la littérature. De plus, dans un second chapitre, nous montrons une extension de la méthode proposée par le couplage du formalisme “string-based” aux informations spatiales des faisceaux de SB. Dans la troisième et dernière partie de ce travail, nous décrivons trois algorithmes automatiques permettant l’analyse des changements longitudinaux le long des faisceaux de SB chez des patients atteints d’une SEP. Ces méthodes sont basées respectivement sur un modèle de mélange Gaussien, la factorisation de matrices non-négatives et la factorisation de tenseurs non-négatifs. De plus, pour valider nos méthodes, nous introduisons un nouveau modèle pour simuler des changements longitudinaux réels, base sur une fonction de probabilité Gaussienne généralisée. Des hautes performances ont été obtenues avec ces algorithmes dans la détection de changements longitudinaux d’amplitude faible le long des faisceaux de SB chez des patients atteints de SEP. En conclusion, nous avons proposé dans ce travail des nouveaux algorithmes non supervisés pour une analyse précise des faisceaux de SB, permettant une meilleure caractérisation des altérations pathologiques survenant chez les patients atteints de SEP / Diffusion Magnetic Resonance Imaging (dMRI) is a meaningful technique for white matter (WM) fiber-tracking and microstructural characterization of axonal/neuronal integrity and connectivity. By measuring water molecules motion in the three directions of space, numerous parametric maps can be reconstructed. Among these, fractional anisotropy (FA), mean diffusivity (MD), and axial (λa) and radial (λr) diffusivities have extensively been used to investigate brain diseases. Overall, these findings demonstrated that WM and grey matter (GM) tissues are subjected to numerous microstructural alterations in multiple sclerosis (MS). However, it remains unclear whether these tissue alterations result from global processes, such as inflammatory cascades and/or neurodegenerative mechanisms, or local inflammatory and/or demyelinating lesions. Furthermore, these pathological events may occur along afferent or efferent WM fiber pathways, leading to antero- or retrograde degeneration. Thus, for a better understanding of MS pathological processes like its spatial and temporal progression, an accurate and sensitive characterization of WM fibers along their pathways is needed. By merging the spatial information of fiber tracking with the diffusion metrics derived obtained from longitudinal acquisitions, WM fiber-bundles could be modeled and analyzed along their profile. Such signal analysis of WM fibers can be performed by several methods providing either semi- or fully unsupervised solutions. In the first part of this work, we will give an overview of the studies already present in literature and we will focus our analysis on studies showing the interest of dMRI for WM characterization in MS. In the second part, we will introduce two new string-based methods, one semi-supervised and one unsupervised, to extract specific WM fiber-bundles. We will show how these algorithms allow to improve extraction of specific fiber-bundles compared to the approaches already present in literature. Moreover, in the second chapter, we will show an extension of the proposed method by coupling the string-based formalism with the spatial information of the fiber-tracks. In the third, and last part, we will describe, in order of complexity, three different fully automated algorithms to perform analysis of longitudinal changes visible along WM fiber-bundles in MS patients. These methods are based on Gaussian mixture model, nonnegative matrix and tensor factorisation respectively. Moreover, in order to validate our methods, we introduce a new model to simulate real longitudinal changes based on a generalised Gaussian probability density function. For those algorithms high levels of performances were obtained for the detection of small longitudinal changes along the WM fiber-bundles in MS patients. In conclusion, we propose, in this work, a new set of unsupervised algorithms to perform a sensitivity analysis of WM fiber bundle that would be useful for the characterisation of pathological alterations occurring in MS patients

La factorisation d'une matrice creuse est une approche robuste pour la résolution de systèmes linéaires creux de grande taille. Néanmoins, une telle factorisation est connue pour être coûteuse aussi bien en temps de calcul qu'en occupation mémoire. Quand l'espace mémoire nécessaire au traitement d'une matrice est plus grand que la quantité de mémoire disponible sur la plate-forme utilisée, des approches dites hors-mémoire (out-of-core) doivent être employées : les disques étendent la mémoire centrale pour fournir une capacité de stockage suffisante. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la fois aux aspects théoriques et pratiques de telles factorisations hors-mémoire. Les environnements logiciel MUMPS et SuperLU sont utilisés pour illustrer nos discussions sur des matrices issues du monde industriel et académique. Tout d'abord, nous proposons et étudions dans un cadre séquentiel différents modèles hors-mémoire qui ont pour but de limiter le surcoût dû aux transferts de données entre la mémoire et les disques. Pour ce faire, nous revisitons les algorithmes qui ordonnancent les opérations de la factorisation et proposons de nouveaux schémas de gestion mémoire s'accommodant aux contraintes hors-mémoire. Ensuite, nous nous focalisons sur une méthode de factorisation particulière, la méthode multifrontale, que nous poussons aussi loin que possible dans un contexte parallèle hors-mémoire. Suivant une démarche pragmatique, nous montrons que les techniques hors-mémoire permettent de résoudre efficacement des systèmes linéaires creux de grande taille. Quand seuls les facteurs sont stockés sur disque, une attention particulière doit être portée aux données temporaires, qui restent en mémoire centrale. Pour faire décroître efficacement l'occupation mémoire associée à ces données temporaires avec le nombre de processeurs, nous repensons l'ordonnancement de la factorisation parallèle hors-mémoire dans son ensemble.

Par une observation de l'enseignement de "la factorisation par un facteur commun (binôme)" au Liban et en France, nous avons recherché comment des professeurs envisagent cette notion et les techniques qu'ils enseignent, dans le cadre institutionnel fixé, que nous décrivons rapidement. Nos analyses comparées du travail de deux classes de chaque pays sont rapportées aux notions de registre combinatoire et registre signifiant empruntées à Serfati, et aux notions d'ostensifs proposées par Bosch et Chevallard, grâce auxquelles nous décrivons dans la deuxième partie le travail symbolique algébrique. Nous observons ainsi comment, pour traiter du travail algébrique, les enseignants et les élèves manquent de termes techniques leur permettant de décrire et de conduire les calculs, d'élaborer des algorithmes, de résoudre les problèmes qu'ils rencontrent. Même en France et malgré les injonctions des programmes qui insistent sur la fonctionnalité du travail algébrique, les élèves ne développent que des stratégies de type combinatoire, les professeurs n'arrivant pas à enseigner autre chose.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Cette thèse est dédiée à l'étude des pavages : des ensembles de coloriages du plan discret respectant des contraintes locales données par un jeu de tuiles. Nous nous penchons en particulier sur les liens qui unissent les pavages et la calculabilité. Les pavages étant des ensembles effectivement clos particuliers, nous étudions dans un premier temps la structure des ensembles de degrés Turing des pavages, la comparant à celle des ensembles effectivement clos en général : pour tout ensemble effectivement clos il existe un pavage qui a les même degrés Turing à 0 près, le degré des ensembles récursifs. De plus les pavages ne contenant pas de membre récursif ont une structure particulière : ils contiennent toujours un cône de degrés Turing, un degré Turing et tous les degrés qui lui sont supérieurs. Dans un second temps, nous étudions les ensembles de périodes des pavages, pour diverses notions de périodicité, parvenant à des caractérisations à l'aide de classes de complexité ou de calculabilité pour chaque notion étudiée. Enfin nous nous intéressons à la difficulté calculatoire des problèmes de la factorisation et de la conjugaison, des notions de simulation et d'équivalence adaptées aux spécificités des pavages. / This thesis is dedicated to the study of subshifts of finite type (SFTs) : sets of colorings of the discrete plane which respect some local constraints given by a set of forbidden patterns. We study the links between SFTs and computation. SFTs being specific effectively closed classes, we fist study their Turing degree structure, comparing it to the one of effectively closed classes in general: for any effectively closed class, there exist an SFT having the same Turing degrees except maybe 0, the degree of recursive sets. Furthermore, SFTs containing no recursive member have a particular structure: they always contain a cone of Turing degrees, ie. a Turing degree and all degrees above it. We then study the sets of periods of SFTs, for different notions of periodicity, reaching characterizations by means of computational complexity classes or computability classes for each notion introduced. Finally we look at the computable hardness of the factorization and conjugacy problems, the right notions of simulation and equivalence for SFTs.

Cette thèse comporte trois parties indépendantes. La première traite des formes fermées de la factorisation de Wiener-Hopf pour les processus de Lévy. Nous recensons la demie-douzaine de cas pour lesquels la factorisation peut être écrite explicitement, et mettons l'accent sur les fonctions méromorphes ayant des pôles d'ordre deux. La deuxième partie se focalise sur l'inversion de la transformée de Laplace. Son but est de présenter une nouvelle méthode approximative, dans un contexte probabiliste. Si la transformée de Laplace a un comportement facilement identifiable en zéro et si la densité associée est bornée, alors cette méthode permet d'obtenir une borne uniforme pour l'erreur commise sur la fonction de répartition. L'efficacité de cette méthode est testée sur deux exemples non triviaux. Enfin, la troisième et dernière partie est dédiée au pricing d'options exotiques dans le modèle log-stable aux moments finis de Carr et Wu. Dans certains cas, il est possible d'obtenir des formules fermées sous forme de séries convergentes pour les prix d’options lookback et barrières. Pour tous les autres cas, nous étudions divers techniques de simulation pour les trajectoires du processus sous-jacent, dans le but d'une évaluation par méthode de Monte-Carlo. / This thesis consists of three independent chapters.The first one deals with closed forms of the Wiener-hopf factorization for Lévy processes. We list the known cases for which this factorization can be explicitely written and provide a detailed account when the underlying functions are meromorphic of order two.The second chapter focuses on the inversion of the Laplace transform. We present an approximative method in a probabilistic setting. If the behavior of the Laplace transform near zero is known and if the underlying density is bounded, then this method yields a uniform bound for the error on the cumulative distribution function. We test this technique on two non-trivial examples.The final chapter of the thesis is dedicated to the pricing of exotic options in the Finite Moment Log-Stable model of Carr and Wu. In some cases, it is possible to obtain closed forms (converging series) for the prices of lookback and barrier options. In all other cases, we study several simulation techniques for the trajectories of the underlying for the purpose of Monte-Carlo valuation.

Cette thèse s'intéresse à la factorisation des fonctions zêta des hypersurfaces de Dwork. Candelas, de la Ossa et Rodriguez-Villegas ont mis en évidence, dans le cas de la quintique, un facteur provenant de la symétrie miroir et deux facteurs provenant de courbes de type hypergéométrique. Wan a établit le lien avec la symétrie miroir dans le cas général, mais les facteurs complémentaires n'ont pas été étudiés avec le même niveau de détail que dans le cas de la quintique, et c'est sur eux que se concentre cette thèse. Après un premier chapitre de rappels sur les hypersurfaces de Dwork, on détermine, dans le chapitre 2, une factorisation explicite des fonctions zêta en terme de facteurs provenant d'hypersurfaces de type hypergéométrique. Dans le chapitre 3, on déduit une factorisation à partir d'une décomposition isotypique de la cohomologie des hypersurfaces de Dwork. Finalement, dans le chapitre 4, on relie les deux factorisations précédentes.

Les interactions QCD dans l'état final des désintégrations supprimées de couleur B0->D(*)0 pi0, eta, omega et eta' sont mal décrites par un traitement QCD perturbatif dont les prédictions sur la valeur du rapport d'embranchement sont en désaccord avec les mesures récentes. <br />En effet des mesures faites par les expériences BaBar et BELLE en 2001 et en 2004 ont conclu à la présence non négligeable d'interactions fortes dans l'état final, non prédites par le modèle QCD de la factorisation naïve. Une nouvelle mesure plus précise est nécessaire pour tester et contraindre les théories effectives qui prennent en compte ces effets QCD telles SCET ou pQCD. Enfin des mesure précises contraindraient d'avantage les modèles des désintégrations supprimées de couleur et fourniraient des contraintes indirectes sur le rapport rB qui est un paramètre important pour la mesure de l'angle CKM gamma avec les désintégrations B- -> D(*)0K- . L'objet de cette thèse est la mesure des rapports d'embranchement de ces désintégrations supprimées de couleur avec l'ensemble des runs 1 à 6 de BaBar soit environ 454 millions de paires BBbar.

Les ordinateurs parallèles offrent une alternative intéressante pour les applications de calcul scientifique, grandes consommatrices de ressources de calcul et de mémoire. Cependant, la programmation efficace de ces machines est souvent difficile et les implantations obtenues sont généralement peu portables. Nous proposons dans cette thèse un modèle de programmation parallèle permettant une programmation simple, portable et efficace des applications parallèles. Ce modèle est basé sur une décomposition explicite de l'application en tâches de calculs qui communiquent entre elles par l'intermédiaire d'objets en mémoire partagée. La sémantique des accès aux données partagées est quasi séquentielle et les précédences entre les tâches sont implicitement définies pour respecter cette sémantique. Nous présentons dans une première partie la mise en oeuvre de ce modèle de programmation dans l'interface applicative C++ Athapascan-1. Une analyse à l'exécution des dépendances de données entre tâches permet d'extraire le flot de données et donc les précédences entre les tâches à exécuter. Des algorithmes d'ordonnancement adaptables à l'application et à la machine cible sont également utilisés. Nous montrons comment, sur architecture distribuée, la connaissance du flot de données entre les tâches peut être utilisée par le système pour réduire les communications et gérer efficacement la mémoire partagée distribuée. Ce modèle de programmation et sa mise en oeuvre dans l'interface applicative Athapascan-1 sont ensuite validés expérimentalement sur différentes architectures et différentes applications d'algèbre linéaire, notamment la factorisation creuse de Cholesky avec partitionnement bidimensionnel. La facilité de programmation de ces applications grâce à cette interface et les résultats obtenus (amélioration des performances par rapport au code de factorisation dense de Cholesky de la bibliothèque ScaLapak sur une machine à 60 processeurs par exemple) confirment l'intérêt du modèle de programmation proposé.