Constrained optimization is pivotal in deep learning for enforcing predefined operational, ethical, and regulatory constraints in models. This thesis explores iterative gradient-based methods for solving constrained optimization. These methods are preferred for their adaptability in the non-convex, stochastic, and high-dimensional learning landscape of neural networks. Lagrangian methods, which integrate constraints directly into the objective function using Lagrange multipliers, are particularly effective. This formulation facilitates a unified approach to handle both the model's performance and its adherence to constraints simultaneously. However, the min-max problems inherent in Lagrangian frameworks often suffer from unstable oscillatory dynamics. Solving them using traditional gradient descent-ascent methods potentially leads to suboptimal convergence and prolonged training times. To mitigate these issues, this thesis introduces the νPI algorithm, a novel algorithm that integrates Proportional-Integral (PI) control theory into the optimization of Lagrange multipliers. The νPI algorithm is designed to stabilize the optimization process by adjusting the updates to the Lagrange multipliers based on the current and past constraint violations, effectively dampening the oscillations typically observed with gradient descent-ascent methods. Experimental validations across various deep learning applications demonstrate that νPI not only stabilizes the learning process but also accelerates convergence to optimal or near-optimal solutions, outperforming traditional methods in terms of reliability and speed. Through its application, νPI proves to be a robust tool in managing the dynamics of constrained optimization, enhancing the capability of deep learning models to meet stringent external constraints. / L’optimisation contrainte est essentielle dans l’apprentissage profond pour faire respecter les contraintes opérationnelles, éthiques et réglementaires prédéfinies dans les modèles. Cette thèse explore les méthodes itératives basées sur le gradient pour résoudre l’optimisation contrainte. Ces méthodes sont privilégiées pour leur adaptabilité dans le paysage d’apprentissage non convexe, stochastique et de haute dimension des réseaux neuronaux. Les méthodes lagrangiennes, qui intègrent directement les contraintes dans la fonction objectif à l’aide de multiplicateurs de Lagrange, sont particulièrement efficaces. Cette formulation facilite une approche unifiée pour gérer simultanément la performance du modèle et son adhérence aux contraintes. Cependant, les problèmes min-max inhérents aux cadres lagrangiens souffrent souvent de dynamiques oscillatoires instables. Leur résolution à l’aide des méthodes traditionnelles de descente de gradient-ascent peut potentiellement conduire à une convergence sous-optimale et à des temps de formation prolongés. Pour atténuer ces problèmes, cette thèse introduit l’algorithme νPI, un nouvel algorithme qui intègre la théorie de contrôle Proportionnel-Intégral (PI) dans l’optimisation des multiplicateurs de Lagrange. L’algorithme νPI est conçu pour stabiliser le processus d’optimisation en ajustant les mises à jour des multiplicateurs de Lagrange en fonction des violations de contraintes actuelles et passées, atténuant efficacement les oscillations typiquement observées avec les méthodes de descente de gradient-ascent. Les validations expérimentales à travers diverses applications d’apprentissage profond démontrent que νPI stabilise non seulement le processus d’apprentissage mais accélère également la convergence vers des solutions optimales ou quasi-optimales, surpassant les méthodes traditionnelles en termes de fiabilité et de vitesse. Grâce à son application, νPI se révèle être un outil robuste pour gérer les dynamiques de l’optimisation contrainte, améliorant la capacité des modèles d’apprentissage profond à répondre à des contraintes externes strictes.

Doctor of Philosophy / Department of Electrical and Computer Engineering / Sanjoy Das / Stochastic algorithms are widely used in various modeling and optimization problems. Evolutionary algorithms are one class of population-based stochastic approaches that are inspired from Darwinian evolutionary theory. A population of candidate solutions is initialized at the first generation of the algorithm. Two variation operators, crossover and mutation, that mimic the real world evolutionary process, are applied on the population to produce new solutions from old ones. Selection based on the concept of survival of the fittest is used to preserve parent solutions for next generation. Examples of such algorithms include genetic algorithm (GA) and genetic programming (GP). Nevertheless, other stochastic algorithms may be inspired from animals’ behavior such as particle swarm optimization (PSO), which imitates the cooperation of a flock of birds. In addition, stochastic algorithms are able to address multi-objective optimization problems by using the concept of dominance. Accordingly, a set of solutions that do not dominate each other will be obtained, instead of just one best solution. This thesis proposes a multi-objective GP-PSO hybrid algorithm to recover gene regulatory network models that take environmental data as stimulus input. The algorithm infers a model based on both phenotypic and gene expression data. The proposed approach is able to simultaneously infer network structures and estimate their associated parameters, instead of doing one or the other iteratively as other algorithms need to. In addition, a non-dominated sorting approach and an adaptive histogram method based on the hypergrid strategy are adopted to address ‘convergence’ and ‘diversity’ issues in multi-objective optimization. Gene network models obtained from the proposed algorithm are compared to a synthetic network, which mimics key features of Arabidopsis flowering control system, visually and numerically. Data predicted by the model are compared to synthetic data, to verify that they are able to closely approximate the available phenotypic and gene expression data. At the end of this thesis, a novel breeding strategy, termed network assisted selection, is proposed as an extension of our hybrid approach and application of obtained models for plant breeding. Breeding simulations based on network assisted selection are compared to one common breeding strategy, marker assisted selection. The results show that NAS is better both in terms of breeding speed and final phenotypic level.

Au Canada, les chercheurs postdoctoraux font face à de nombreux défis qui découlent d’une carence dans leur prise en charge par le système d'éducation supérieure. Puisque leurs données ne sont pas gérées de façon centralisée, leur population et leur contribution au système de recherche demeurent imprécises. Cette étude présente une analyse bibliométrique sur la production scientifique des stagiaires postdoctoraux financés par les organismes subventionnaires fédéraux canadiens et de la province de Québec de 2004 à 2008 (N = 3 454). Les résultats montrent que ces postdoctorants ont en moyenne une productivité égale ou supérieure à celle des doctorants et des membres du corps professoral québécois et que leur impact scientifique est supérieur à celui des deux autres groupes. On observe aussi que les postdoctorants ayant réalisé leur stage aux États-Unis présentent des indicateurs de productivité et d’impact plus élevés. / Canadian postdoc fellows represent an increasingly important group of researchers that faces various problems resulting from deficiencies on the higher education system. Additionally, their contribution to the research system remains largely unknown. This study presents a bibliometric analysis of the scientific production of postdoctoral fellows funded by the Canadian and Quebec granting agencies, whose grant application was submitted between 2004 and 2008 (N = 3,454). The results show that the scientific impact, as well as the number of papers authored by postdocs is equal or higher than the ones of PhD students and of faculty members from Québec. We also observe that postdocs who completed their training in the United States obtain higher productivity and impact indicators. This study is the first of its kind in Canada and helps identify the contribution of postdocs to the advancement of knowledge.

Le jeu en réalité alternée (ARG) Why So Serious ? créé pour la promotion du film The Dark Knight (2008) réalisé par Christopher Nolan se trouve au cœur d’une stratégie de transmédia storytelling, Ce jeu s’insère dans une ère de la convergence où les pôles de la production et de la réception sont ambigus. Les différentes pratiques des joueurs relèvent de processus de réception particuliers, qui, jumelés à l’émergence d’un récit numérique décentralisé, laissent penser que de nouveaux enjeux communicationnels et narratifs se manifestent. Ce mémoire examine les processus de réception de cet ARG basé sur l’univers fictionnel de Batman et focalisé sur le personnage du Joker, et comment ils permettent l’apparition d’un récit de nature mythologique. En articulant une netnographie effectuée sur le forum officiel du jeu, Unfiction, à une analyse sémiologique visuelle des affiches de la campagne, ainsi qu’à une analyse mythologique barthésienne du récit de cette dernière, il fut possible de schématiser le circuit communicationnel dans lequel les messages émis par les producteurs et les récepteurs se déplacèrent. On se rend compte, au vu d’une telle étude, du pouvoir des usagers actifs dans le cadre d’un phénomène transmédiatique, qui à travers la réception de cet objet fut à l’origine d’un message neuf, dont la signification se nourrit de sources multiples, liées au médium lui-même, et à l’interprétation du récit fictionnel en jeu. / The alternate reality game Why So Serious ? lies at the heart of a transmedia storytelling strategy created for the promotion of the movie The Dark Knight (2008) by Christopher Nolan. This game is deeply rooted in an era of convergence in which the distinction between production and reception of media messages is blurred. Different players’ practices illustrate specific modes of reception that, linked to the emergence of a plot with multiple threads, indicate the emergence of new communicational and narrative issues. This thesis examines those specific processes of reception and their relationship to the appearance of a mythological message in which the fictional world of Batman is recentered on the character of the Joker. Through the articulation of a netnography of the game’s official forum, Unfiction, visual semiotic analysis and Barthesian mythological analysis, it was possible to schematically build a communication circuit within which the messages produced by both the cultural industries and the game players evolve. This study contributes to and contributes to an understanding of active users’ power in this transmedia phenomenon. Furthermore, it highlights the users’ ability to generate a brand new message, thus mythological, whose significance is nourished by diverse sources, from the nature of medium itself, to the interpretation of the fictional universe within the experience itself.

L’évolution technologique et l'accroissement de la population vieillissante sont deux tendances majeures de la dernière décennie. Durant cette période, la prolifération ubiquitaire de la téléphonie mobile a changé les habitudes de communication des gens. Le changement constant des appareils téléphoniques portatifs, l'augmentation des fonctions, la diversité iconographique, la variété des interfaces et la complexité de navigation exigent aujourd’hui non seulement plus de temps d'adaptation et d’apprentissage, mais représentent aussi un effort cognitif important. Les technologies d'information et de communication (TIC) sont devenues des outils incontournables de la vie moderne. Pour les personnes âgées, cet univers en perpétuelle mutation avec ces nouveaux appareils représente un obstacle à l’accès à l’information et contribue ainsi au gap générationnel. Le manque de référence et de soutien et les déficiences physiques ou cognitives, que certaines personnes développent en vieillissant, rendent l'usage de ce type d’objet souvent impossible. Pourtant, les produits intelligents plus accessibles, tant au niveau physique que cognitif sont une réelle nécessité au sein de notre société moderne permettant aux personnes âgées de vivre de manière plus autonome et « connectée ». Cette recherche a pour but d'exposer les défis d'usage des téléphones portables existants et d'identifier en particulier les problèmes d’usage que les personnes âgées manifestent. L’étude vise la tranche de population qui est peu habituée aux technologies de communications qui ne ciblent le plus souvent que les plus jeunes et les professionnels. C’est en regardant les habitudes d’usage, que la recherche qualitative nous permettra d’établir un profil des personnes âgées par rapport au TIC et de mieux comprendre les défis liés à la perception, compréhension et l’usage des interfaces de téléphones portables. / Technological progress and the growing aging population are two major trends of the last decade. The ubiquitous proliferation of mobile communication devices during this period has significantly altered people’s communication habits. The constantly changing mobile phones, their increasing features, the numerous icon designs, the variety of user interfaces and its complex navigation require nowadays not only more time for adaptation and learning but also a significant cognitive effort. Information technology and communication (ICT) have become essential tools of modern life. For seniors, this constantly mutating universe with its new digital devices makes information accessible to many thus contributing to a generational divide. The lack of reference and support and the physical or cognitive impairment that some people often develop while aging makes the use of such products very difficult. Both, a physically and cognitively accessible system becomes a real necessity in our modern society since it could help seniors live more autonomously and« connected ». This research aims to identify the challenges related to mobile phone use and reveal specific problems that older people encounter. The study focuses on the population that is little familiar with these devices especially since communication technologies seem aimed at the younger generations and professionnels. Through qualitative research seniors’ usage pattern will be studied allowing us not only to establish different user profiles with respect to ICT but also to better understand the challenges related to the perception, comprehension and manipulation of mobile phone user interfaces.

La présente recherche vise à explorer et à décrire l’accommodation des valeurs professionnelles au sein du système de valeurs culturelles par les bibliothécaires universitaires sénégalais. Elle répond aux questions de recherche suivantes : (1) Quel est le système de valeurs culturelles dominant chez les bibliothécaires universitaires sénégalais ? (2) Comment les bibliothécaires universitaires sénégalais priorisent-ils leurs valeurs professionnelles ? (3) Comment les bibliothécaires universitaires sénégalais accommodent-ils leurs valeurs professionnelles à leurs valeurs culturelles ?cette recherche confirme la théorie de la prédominance dans les sociétés africaines en général d’un système de valeurs s’inscrivant dans l’axe « Continuité – Dépassement de soi » du modèle théorique de Schwartz (2006, 1992). Dans ce système, les valeurs dominantes sont des valeurs de types universalisme, bienveillance, tradition, conformité et sécurité. Ces valeurs favorisent l’intégration de l’individu au groupe, la solidarité et la sécurité familiale et le refus des actions de nature à porter atteinte à l’harmonie du groupe. Au plan pratique, la recherche démontre la nécessité de renforcer la socialisation professionnelle en intégrant l’éthique et les valeurs dans la formation des bibliothécaires universitaires sénégalais. / A profession basically includes two components: scientific skills and professional values, which are the guidelines of professionals’ daily demeanor. The library profession is based on values like the preservation of humanity cultural heritage, a fair access to knowledge, intellectual freedom, confidentiality and the protection library users’ private lives, professional neutrality, tolerance etc. In Senegal as well as in the other African countries, libraries are, on the whole, legacies of colonialism. The values of library science were designed in a western perspective. This profession value system may sometimes conflict with the Senegalese librarians’ cultural value systems. However, very little is known on ways Senegalese professionals cope with these two value systems. This present research will describe and explore the interactive co-existence and adaptation of professional values within the cultural value system of Senegalese academic librarians. It seeks to answer the following research questions: (1) what is the Senegalese academic librarians’ dominant cultural value system? (2) How do Senegalese academic librarians prioritize their professional values? (3) How do Senegalese academic librarians adapt their professional values to cultural values? This exploratory and descriptive analysis combines a mixed methodology approach: Two types of data collecting methods have been used: a questionnaire based on interviews and on Schwartz’s Portrait Values Questionnaire (PVQ) (Schwartz, 2006) The findings highlight the fact that, on the cultural level, Senegalese academic librarians essentially emphasize, in the value system, the interests of the social group they belong to, the respect of social order and adoption of normative behavior in order to facilitate their relationships with the other group members. The values favor a strong integration of the individual into a group but do not encourage an action and thought autonomy which may destroy social harmony. On the professional level, they regard access to information, preservation and conservation of heritage and the denial of all sorts of discriminations as essential professional values. As professional values conflict with cultural norms, Senegalese academic librarians often seek a compromise, a balanced position to make decision which does not basically question their cultural values. When a compromise is impossible, the final decision is made in favour of cultural values. On the theoretical level, this research confirms the theory of a value system predominance rooted in Schwartz’ perspective of the “continuity/self-transcendence” (Schwartz, 2006, 1992). In his system, the dominant values are universalism, benevolence, tradition, conformity and security. These values favor the individual’s integration into a group, solidarity and family security and the refusal to undertake actions which may endanger group harmony. On the practical level, this research displays the necessity to reinforce professional socialization which includes ethics and values in the training of Senegalese academic librarians.

Ce mémoire propose une réflexion sur des modèles permettant de mieux comprendre et concevoir l’expérience esthétique d’un jeu vidéo. Ces modèles traduisent différents idéaux de la place du joueur. Comme on peut le constater à travers une réflexion sur le modèle du cercle magique, jouer est souvent compris comme un acte unilatéral d’entrée en imagination dans un monde étranger au monde actuel – toute sortie marquant la pénalité ou la fin du jeu. De ce point de vue, le designer aurait donc pour rôle de placer et de maintenir le joueur dans le monde virtuel représenté pour qu’il s’y sente immergé et présent. Cela dit, comme en témoignent les critiques qui s’élèvent contre le modèle du cercle magique, d’autres stratégies de mise en place du joueur sont à distinguer et à définir pour faciliter l’analyse et la conception des jeux vidéo. Devant ce modèle, jugé limitatif, ce que nous proposons ici est de recourir à quelques outils méthodologiques et typologiques de l’esthétique de la réception en histoire de l’art pour bâtir un modèle plus englobant, celui de la place du joueur, dont nous testons la validité par l’analyse du jeu vidéo God of War III (2010). / This thesis proposes a consideration of models that allow one to better understand and develop the aesthetic experience of a video game. Such models reflect different ideals of the player’s position. Since we approach it through a reflection on the model of the “magic circle”, play is often understood to be a unilateral act of entering, via the imagination a world foreign to the real world - where any penalty or exit marks the end of the game. Looked at this way, the designer’s role is therefore to place and maintain the player in the virtual world, making him feel immersed and present therein. However, as evidenced by those critics who speak out against the model of the magic circle, other strategies to put the player in place need to be distinguished and defined in order to facilitate the analysis and design of video games. Given this model, deemed to be restrictive, what we propose is to use some typological and methodological tools of reception aesthetics in art history in order to build a more inclusive model of the "player's place", the validity of which is tested by analysing the video game God of War III (2010).

Qui fait quoi au sein d’une équipe de recherche scientifique? Ce mémoire propose de définir les rôles de chacun des auteurs à l’aide d’une méthodologie originale. L’ordre des auteurs est un indicateur utile de l’importance relative de chacun des co-auteurs, mais il ne révèle pas la nature précise de leur rôle au sein de l’équipe. Ainsi, notre recherche démontre que l’utilisation des libellés de contributions aux articles scientifiques à des fins bibliométriques est possible et ce, même à grande échelle. Nos résultats montrent qu’il existe des différences dans les contributions apportées aux articles scientifiques et que ces différences s’appliquent aussi à la répartition du travail au sein des équipes de recherche selon le sexe des auteurs. / Who does what in a scientific research team? This work proposes to define the roles of each author with an original methodology. The order of the authors is a useful indicator of the relative importance of each of the co-authors, but it does not reveal the precise nature of their respective role. Our research shows that using statements of contributions from scientific articles for bibliometric purposes is possible, even on a large scale. Our results show that there are differences in the contributions to scientific articles and these differences also apply to the distribution of work among research teams by gender.

Ce mémoire vise à explorer les manières dont les discours autour de la sexualité furent créés et comment ils ont circulé dans les médias québécois suite à la décision de la Cour suprême du Canada en décembre 2013 de réviser les articles de loi en matière de prostitution (Canada (Procureur général) c. Bedford, 2013 CSC 72). En mobilisant une analyse de discours tout en puisant dans la théorie féministe afin de conceptualiser la sexualité en ce qui concerne les systèmes de classes sexuelles et de dynamiques sexuelles, l’analyse suivante aborde des discours rivaux dans un cadre temporel qui suit l'invalidation des lois jusqu'au dépôt du projet de loi C-36 présenté par le Parti conservateur. Les discours déployés dans les médias et les systèmes de régulation qu’ils entraînent (voix privilégiées, couverture orientée, débats encadrés etc.) aident à mettre de l’avant certaines idées autour de la sexualité tout en les normalisant. Par l’entremise de nombreux sujets sociaux (des politicien-nes, des groupes de femmes, des universitaires, des femmes prostituées et des avocat-es), les discours rivaux articulés autour de la morale et du choix en matière de sexualité ont nourri un débat public construit sur un antagonisme semblable à celui exprimé lors des sex wars féministes. Ce mémoire comprend ces discours encadrés au sein du débat sur la prostitution comme étant constitutifs dans la compréhension des systèmes actuels de sexualité et de classes sexuelles. / This thesis aims to explore how discourses around sexuality were created and circulated in the Québec media following the Supreme Court of Canada’s decision to strike down the prostitution laws in December 2013 (Canada (Attorney General) v. Bedford, 2013 SCC 72). Using discourse analysis and drawing on feminist theory in order to conceptualize sexuality in regards to sex class systems and sexual dynamics, the thesis addresses rival discourses in a time frame that follows the striking down of the laws up until when Bill C-36 was introduced by the Conservative government. Media discourses and the regulating systems that they entail (privileged voices, oriented coverage, framed debates etc.) all help create certain ideas around sexuality whilst simultaneously normalizing them. With the input of numerous social agents (politicians, women’s groups, academics, prostituted women and lawyers), the rival discourses set around morality and choice in sexuality fed a public debate built on a similar antagonism to that of the feminist “sex wars”. This thesis understands these discourses framed within the debate of prostitution as constitutive of current understandings of sexuality and sex class systems.

La recherche d'informations s'intéresse, entre autres, à répondre à des questions comme: est-ce qu'un document est pertinent à une requête ? Est-ce que deux requêtes ou deux documents sont similaires ? Comment la similarité entre deux requêtes ou documents peut être utilisée pour améliorer l'estimation de la pertinence ? Pour donner réponse à ces questions, il est nécessaire d'associer chaque document et requête à des représentations interprétables par ordinateur. Une fois ces représentations estimées, la similarité peut correspondre, par exemple, à une distance ou une divergence qui opère dans l'espace de représentation. On admet généralement que la qualité d'une représentation a un impact direct sur l'erreur d'estimation par rapport à la vraie pertinence, jugée par un humain. Estimer de bonnes représentations des documents et des requêtes a longtemps été un problème central de la recherche d'informations. Le but de cette thèse est de proposer des nouvelles méthodes pour estimer les représentations des documents et des requêtes, la relation de pertinence entre eux et ainsi modestement avancer l'état de l'art du domaine. Nous présentons quatre articles publiés dans des conférences internationales et un article publié dans un forum d'évaluation. Les deux premiers articles concernent des méthodes qui créent l'espace de représentation selon une connaissance à priori sur les caractéristiques qui sont importantes pour la tâche à accomplir. Ceux-ci nous amènent à présenter un nouveau modèle de recherche d'informations qui diffère des modèles existants sur le plan théorique et de l'efficacité expérimentale. Les deux derniers articles marquent un changement fondamental dans l'approche de construction des représentations. Ils bénéficient notamment de l'intérêt de recherche dont les techniques d'apprentissage profond par réseaux de neurones, ou deep learning, ont fait récemment l'objet. Ces modèles d'apprentissage élicitent automatiquement les caractéristiques importantes pour la tâche demandée à partir d'une quantité importante de données. Nous nous intéressons à la modélisation des relations sémantiques entre documents et requêtes ainsi qu'entre deux ou plusieurs requêtes. Ces derniers articles marquent les premières applications de l'apprentissage de représentations par réseaux de neurones à la recherche d'informations. Les modèles proposés ont aussi produit une performance améliorée sur des collections de test standard. Nos travaux nous mènent à la conclusion générale suivante: la performance en recherche d'informations pourrait drastiquement être améliorée en se basant sur les approches d'apprentissage de représentations. / Information retrieval is generally concerned with answering questions such as: is this document relevant to this query? How similar are two queries or two documents? How query and document similarity can be used to enhance relevance estimation? In order to answer these questions, it is necessary to access computational representations of documents and queries. For example, similarities between documents and queries may correspond to a distance or a divergence defined on the representation space. It is generally assumed that the quality of the representation has a direct impact on the bias with respect to the true similarity, estimated by means of human intervention. Building useful representations for documents and queries has always been central to information retrieval research. The goal of this thesis is to provide new ways of estimating such representations and the relevance relationship between them. We present four articles that have been published in international conferences and one published in an information retrieval evaluation forum. The first two articles can be categorized as feature engineering approaches, which transduce a priori knowledge about the domain into the features of the representation. We present a novel retrieval model that compares favorably to existing models in terms of both theoretical originality and experimental effectiveness. The remaining two articles mark a significant change in our vision and originate from the widespread interest in deep learning research that took place during the time they were written. Therefore, they naturally belong to the category of representation learning approaches, also known as feature learning. Differently from previous approaches, the learning model discovers alone the most important features for the task at hand, given a considerable amount of labeled data. We propose to model the semantic relationships between documents and queries and between queries themselves. The models presented have also shown improved effectiveness on standard test collections. These last articles are amongst the first applications of representation learning with neural networks for information retrieval. This series of research leads to the following observation: future improvements of information retrieval effectiveness has to rely on representation learning techniques instead of manually defining the representation space.