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

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

An integrated approach is developed to assess a priori the effects of irrigation management interventions on soil salinity, sodicity and transpiration. The approach is tested for a 75,000 ha irrigation system in Pakistan, where canal and groundwater are used conjunctively. The main hypothesis is that by reallocating good quality canal water, the use of poor quality groundwater can be restricted, thus combating salinity and sodicity and mitigating their effects on crops. The study has three components. Firstly, interventions in canal water deliveries to tertiary units are analyzed using an unsteady state hydraulic model, based on the St. Venant equations, and linked with a regulation module, which captures the operational decisions of the irrigation agency. By changing the operational rules at the main canal, and by redimensioning the outlets in secondary canals, the water can be distributed equitably to tertiary units or delivered to those units that require it for salinity control. Secondly, the impact of irrigation on salinity, sodicity and transpiration is assessed for farmers' fields, using a combined soil water flow and solute transport model, based on Richard's equation and the convection-dispersion equation, and a regression equation, based on the irrigation quality and soil texture. A curvilinear relationship with a decreasing tangent was found between the irrigation quantity and soil salinity. Increases in the EC of the irrigation water result in a parallel curve with higher salinity levels. Adapting the irrigation quantity and quality to the existing soil types and depth to groundwater table can, therefore, reduce salinity and sodicity, thus avoiding soil degradation, which already occurs at an ESP of 4%. Thirdly, both components are combined with a parallel, socio-economic study, where farmers' decisions related to the crop portfolio and acquisition/application of water, were captured in Linear Programming models. The individual models of both studies are interfaced to develop a tool, capable of quantifying the effect of irrigation management interventions. For a secondary canal serving 14,000 ha, it is shown that the area threatened by sodicity is reduced by 40% by reallocating canal water, without affecting the agricultural production. The results of the developed tool should not be taken as accurate predictions, as there are likely to be unforeseen events due to the complexity of irrigation systems. Instead, the approach should be evaluated for its effectiveness in supporting actors' decisions in irrigation system management, by enhancing their understanding of the effects of interventions on salinity, sodicity and agricultural production. The application of the approach, in two case studies, shows that it allows the investigation of a wide range of policy and management interventions, and captures adequately the complexity of an irrigation system, thus providing indications about its transferability. However, the tools should be applied as part of an integrated concept, which includes phases of diagnosis, identification of relevant processes and parameters, and discussions with actors.

Cette thèse s'intéresse aux réseaux de confusion comme représentation compacte et structurée des hypothèses multiples produites par un moteur de reconnaissance de parole et transmises à un module de post-traitement applicatif. Les réseaux de confusion (CN pour Confusion Networks) sont générés à partir des graphes de mots et structurent l'information sous la forme d'une séquence de classes contenant des hypothèses de mots en concurrence. Le cas d'usage étudié dans ces travaux est celui des hypothèses de reconnaissance transmises à un module de compréhension de la parole dans le cadre d'une application de dialogue déployée par France Telecom. Deux problématiques inhérentes à ce contexte applicatif sont soulevées. De façon générale, un système de dialogue doit non seulement reconnaître un énoncé prononcé par un utilisateur, mais aussi l'interpréter afin de déduire sons sens. Du point de vue de l'utilisateur, les performances perçues sont plus proches de celles de la chaîne complète de compréhension que de celles de la reconnaissance vocale seule. Ce sont ces performances que nous cherchons à optimiser. Le cas plus particulier d'une application déployée implique de pouvoir traiter des données réelles et donc très variées. Un énoncé peut être plus ou moins bruité, dans le domaine ou hors-domaine, couvert par le modèle sémantique de l'application ou non, etc. Étant donnée cette grande variabilité, nous posons la question de savoir si le fait d'appliquer les mêmes traitements sur l'ensemble des données, comme c'est le cas dans les approches classiques, est une solution adaptée. Avec cette double perspective, cette thèse s'attache à la fois à enrichir l'algorithme de construction des CNs dans le but d'optimiser globalement le processus de compréhension et à proposer une stratégie adéquate d'utilisation des réseaux de confusion dans le contexte d'une application réelle. Après une analyse des propriétés de deux approches de construction des CNs sur un corpus de données réelles, l'algorithme retenu est celui du "pivot". Nous en proposons une version modifiée et adaptée au contexte applicatif en introduisant notamment un traitement différencié des mots du graphe qui privilégie les mots porteurs de sens. En réponse à la grande variabilité des énoncés à traiter dans une application déployée, nous proposons une stratégie de décision à plusieurs niveaux qui vise à mieux prendre en compte les spécificités des différents types d'énoncés. Nous montrons notamment qu'il est préférable de n'exploiter la richesse des sorties multiples que sur les énoncés réellement porteurs de sens. Cette stratégie permet à la fois d'optimiser les temps de calcul et d'améliorer globalement les performances du système

Dans cette thèse, nous étudions l’optimisation des problèmes de planification et d’ordonnancement des flux, dans une stratégie d’intégration des décisions, pour planifier la chaîne logistique au niveau tactique avec prise en compte de contraintes opérationnelles. Le but de ce travail est de répondre au besoin de cohérence entre les décisions de planification et d’ordonnancement, qui sont souvent prises de manière séquentielle ne garantissant pas la faisabilité des plans de production. Nous proposons une approche intégrée pour résoudre des problèmes mono-niveau et multi-niveaux, dans des systèmes multi-produits et multi-ressources dans des ateliers de type job-shop.Les problèmes de planification avec contraintes de capacité et les problèmes d’ordonnancement dans des systèmes complexes sont des problèmes NP-difficiles. Intégrer les contraintes propres aux deux problèmes engendre un nouveau problème qui est d’autant plus complexe. Nous proposons une décomposition du problème intégré en un ensemble de sous-problèmes de planification avec séquence fixée, résolus par relaxation Lagrangienne. L’amélioration de la séquence est guidée par une recherche taboue. L’efficacité de l’approche intégrée, par rapport à un solveur commercial, a été prouvée en termes de qualité des solutions et d’effort de calcul. Pour les problèmes multi-niveaux, nous proposons une nouvelle formulation basée sur la notion d’échelon stock, ainsi que de nouveaux algorithmes et stratégies de lissage de la production, pour construire des plans de production respectant les contraintes de capacité détaillées et de nomenclature / In this thesis, we study the optimization of flow planning and scheduling, within a strategy to integrate decisions for supply chain planning at tactical level, taking into account operational constraints. The goal of this work is to address the need for consistency between decisions arising from production planning and scheduling. These decisions are often taken in a sequential order, leading most of the time to unfeasible production plans. We propose an integrated approach to solve single-level and multi-level problems in multi-item multi-resource systems configured as job-shops.Both capacitated production planning and scheduling problems, in complex manufacturing systems, are NP-hard. Therefore, integrating constraints of both problems generates a new problem which is even more difficult to solve. We propose a decomposition of the integrated problem into a set of several sub-problems with fixed sequence, solved by Lagrangian Relaxation. The sequence improvement is guided by a Tabu Search. The efficiency of the integrated approach comparing to a standard solver is proved in terms of solution quality and computational effort. In case of multi-level problems, we propose a new mathematical model based on the concept of echelon stock, as well as new algorithms and smoothing strategies to build production plans respecting detailed capacity and bill-of-materials constraints.

Dans le contexte du déclin général des zones humides temporaires méditerranéennes et du manque de connaissances à leur sujet en Tunisie, l'étude pluridisciplinaire et multiscalaire de leur structure et de leur fonctionnement a été entreprise dans les Mogods (Tunisie septentrionale). (1) A l'échelle régionale, l'inventaire et la typologie de ces milieux permettent d'en définir les enjeux conservatoires. Ces résultats montrent, d'une part l'intérêt biogéographique majeur de la zone d'étude, qui abrite des milieux rares et exceptionnels (zones tourbeuses, lacs semi-permanents, Garâa Sejenane), et d'autre part sa diversité spécifique et biocénotique reflétant l'hétérogénéité spatiale des conditions hydrologiques et pédologiques. (2) A l'échelle paysagère, l'étude des communautés végétales de trois mares temporaires permet de caractériser leur composition, leur structure et leur dynamique intra- et interannuelle, et de montrer l'influence majeure du pâturage. Les résultats obtenus mettent en évidence la nécessité d'une politique de gestion intégrant le maintien de l'hétérogénéité paysagère et le fonctionnement des zones humides en métapopulations. (3) A l'échelle locale, l'étude d'une espèce rare récemment découverte en Tunisie (Pilularia minuta) permet de caractériser pour la première fois la morphologie de ses organes reproducteurs, de mettre en évidence l'ancienneté de sa présence locale, de confirmer son caractère pionnier et d'évaluer sa dépendance vis-à-vis des conditions hydrologiques.Les résultats obtenus révèlent la diversité, la richesse et l'importance conservatoire des zones humides temporaires des Mogods, presque totalement méconnues et ignorées à l'heure actuelle. Ils mettent en évidence leur vulnérabilité face au développement socio-économique de la région, et soulignent l'urgence de développer une gestion conservatoire rationnelle, adaptée et durable, à différents niveaux d'organisation (région, commune, site). / In the context of the general decline of Mediterranean temporary wetlands and of the lack of knowledge about them in Tunisia, the pluridisciplinary and multi-scale study of their structure and functioning has been undertaken in the Mogods region (N. Tunisia). (1) At the regional scale, the survey and the typology of these habitats allow defining the conservatory stakes. These results show, first the major biogeographical interest of the study zone, which harbours rare and exceptional wetlands (peaty zones, semi-permanent lakes, Garâa Sejenane), and second its species and community diversity that reflects the spatial heterogeneity of hydrological conditions and soils. (2) At the landscape scale, the study of plant communities of three temporary pools allows characterising their composition, structure, and intra- and inter-year dynamics, and to show the major influence of grazing. The obtained results highlight the need for a management policy i ntegrating the conservation of the landscape heterogeneity and the pools' functioning in metapopulations. (3) At the local scale, the study of a rare species recently discovered in Tunisia (Pilularia minuta) allows characterising for the first time its reproduction organs, revealing its ancient local origin, confirming its pioneer character, and evaluating its dependence on hydrological conditions.The obtained results highlight the diversity, the richness and the conservatory importance of temporary wetlands of Mogods region, today almost completely unknown and ignored. They reveal their vulnerability to the socio-economical development of the region, and underline the urgency to develop a rational, adapted and sustainable conservatory management at different organisation levels (region, city, site).

Malgré l'ampleur que prend la technologie sous atmosphère modifiée pour le conditionnement des fruits et légumes frais, l'adéquation des matériaux d'emballage avec les besoins des produits est insuffisante. D'une part parce que la conception de ces emballages repose encore sur des approches empiriques de type essai-erreur, et d'autre part parce que la plupart des matériaux disponibles sur le marché présentent des propriétés de transfert aux gaz trop restreintes compte tenu de la gamme de propriétés nécessaire pour couvrir les besoins de ces produits. En vue d'apporter des solutions à ces deux verrous, les travaux de thèse ont porté sur :-la mise en place et la validation d'une approche basée sur l'ingénierie reverse visant à identifier les propriétés de transfert requises ou cibles pour un végétal donné ;-l'étude des procédés de structuration à différentes échelles pour moduler les propriétés de transferts de papiers enduits de protéines de blé, issus de ressources renouvelables.Une démarche d'ingénierie reverse organisée en 5 étapes dont l'identification des besoins des produits et la prédiction des propriétés de transferts requises a été proposée et validée à travers la conception d'un papier enduit actif pour l'emballage sous atmosphère modifiée adapté à la conservation de fraises. Les différents procédés de structuration étudiés ont permis de produire des matériaux couvrant des gammes de permsélectivité allant de 5 à 18 et de perméance à l'oxygène allant de 0,02x10-10 à 2x10-10 mol.Pa-1.m-2.s-2, ce qui répond parfaitement aux besoins d'une sélection représentative de produits frais respirant. Que ce soit des papiers enduits par des procédés conventionnels (couche épaisse) ou des procédés innovants (nano-structuration couche par couche en présence de feuillets d'argile, montmorillonites), il est possible de moduler les propriétés de transferts aux gaz des papiers enduits soit en jouant sur le raffinage des papiers supports, le nombre de paires de couche (gluten/montmorillonite), ou encore en soumettant les matériaux ainsi obtenus à un balayage gazeux de CO2. Cette nouvelle approche et l'efficacité des matériaux protéiques à couvrir les besoins des fruits et légumes ouvrent la voie à la conception de nouveaux emballages mieux adaptés aux produits respirant. / Despite the growing importance of the modified atmosphere packaging (MAP) technology for fresh fruits and vegetable preservation, the adequacy of the packaging materials with the produce needs remains a problem. On one hand because the packaging development approaches are still based on empirical trial and error methods, and on the other hand, because of the non-adequate gas transfer properties (too restricted to cover the large game of gas transfer properties required) of the vast majority of conventional synthetic plastics currently used for fresh food packaging. In order to overcome these hindrances, the thesis work was split on two parts:-the establishment and the validation of a new approach based on reverse engineering aiming to identify the optimal (targeted) properties for optimal preservation of a selected produce;-the study of the various structuration processes at different scales to modulated the gas transfer properties of bio-sourced wheat gluten coated papers.The new reverse engineering approach for MAP conception consisted in 5 steps including the definition of the produce needs and the prediction of the optimal gas transfer properties of the packaging, and was validated through the conception of an active optimal packaging for strawberry preservation. The different structuration processes studied allowed production of a gluten based materials able to cover ranges of permselectivity and oxygen permeations going from 5 to 18 and 0.02x10-10 à 2x10-10 mol.Pa-1.m-2.s-2, which perfectly matched the needs of a representative selection of fresh produce. Be it for conventional coating techniques (thick layer) or innovative processes (layer-by-layer nano-structuring of gluten/montmorillionites layers), it was possible to modulate the transfer properties of coated papers by changing the refining degree of the support paper, the number of layer pairs (gluten/montmorillionites) deposited, or even by submitting such materials to a CO2 treatment.This new approach and the efficiency of the protein-based materials for covering the fresh fruits and vegetable needs open the way for conception of new optimal packaging for respiring produces.

Le sujet de thèse porte sur la planification tactique et opérationnelle d'une chaîne logistique dans un contexte dynamique. Nous proposons un modèle de planification basé sur une structure décisionnelle à deux niveaux. Adoptant un processus dynamique permettant d'actualiser les données à chaque étape de planification, le premier niveau planifie la production en recherchant le meilleur compromis entre les leviers décisionnels disponibles liés aux aspects capacité et coût de production. Le deuxième niveau établit un ordonnancement agrégé des opérations de fabrication en minimisant les en-cours. Le recours à une structure décisionnelle intégrée nous a conduit à établir une interaction entre les niveaux supérieur et inférieur de décision, mise en oeuvre par des contraintes dites de conservation d'énergie. Notre approche est modélisée sous la forme d'un problème de satisfaction de contraintes (CSP, Constraint Satisfaction Problem) et évaluée par simulation dans un contexte de données incertaines. Nous avons mené différentes expérimentations portant sur la variation de la demande, la variation de la capacité et la re-planification de la demande. Toutes les expérimentations sont réalisées par deux méthodes de résolution différentes : une méthode basée sur un CSP statique et une méthode basée sur un CSP dynamique. La performance d'une solution de planification/ordonnancement est renseignée par l'ensemble des mesures de la stabilité et de la robustesse. Les expérimentations réalisées offrent une démonstration de la performance de la méthode de résolution basée sur un CSP dynamique par rapport à la méthode statique.

L'évaluation de l'impact écologique d'une exposition aux rayonnements ionisants est devenue une préoccupation majeure. L'objectif de ce doctorat était d'étudier les effets multigénérationnels d'une irradiation gamma chronique selon une approche intégrée, des traits d'histoire de vie aux mécanismes subcellulaires chez un organisme modèle, le nématode Caenorhabditis elegans. L'étude des effets d'une irradiation gamma chronique sur les traits d'histoire de vie de C. elegans a d'abord été effectuée. Pour cela, trois générations ont été exposées et deux générations ont été placées en environnement « contrôle » après exposition parentale. Puis, différents mécanismes subcellulaires pouvant expliquer les effets observés sur les traits d'histoire de vie ont été par la suite caractérisés. Les résultats obtenus ont mis en évidence que (i) la reproduction était le critère d'effet le plus sensible, (ii) une augmentation de la radiosensibilité était observée sur trois générations exposées et (iii) les effets de la génération parentale étaient transmis aux générations non-exposées. Une augmentation de l'apoptose, une diminution du stock de spermatozoïdes et du nombre de cellules mitotiques semblent expliquer la diminution de la reproduction dans les générations exposées. Seule une diminution du nombre de spermatozoïdes a été observée en parallèle d'une diminution de la reproduction dans les générations placées non exposées. Ce projet de recherche a permis d'apporter des connaissances sur les effets multigénérationnels d'une irradiation gamma et montre l'intérêt d'utiliser une approche intégrée pour mieux comprendre les mécanismes d'action liés à l'action d'un polluant. / The environmental risk assessment of chronic exposure to ionizing has become a major concern. The aim of this PhD was to study the multigenerational effects of chronic gamma radiation in an integrated manner (to the life history traits from the subcellular mechanisms) in a model organism, the nematode Caenorhabditis elegans. First, studying the effects of chronic gamma radiation on the life history traits of C. elegans was performed. For that, three generations have been exposed to different dose rates and two generations have been placed in "control" environment after parental exposure. The second part of this thesis aimed to characterize the different subcellular mechanisms that could explain the observed effects on the life history traits after multigenerational exposure. The results showed that (i) the reproduction was the most sensitive endpoint to gamma radiation, (ii) an increase in radiosensitivity was observed over three exposed generations and (iii) the effects of the parental generation were transmitted to the non-exposed generations. An increase in apoptosis, a reduction in the stock of sperm, and to a lesser extent, a decrease in the number of mitotic cells, could explain the observed decrease in reproduction for the exposed generations. Only a decrease in sperm number was observed in parallel with a reduction in the cumulative number of larvae in the non-exposed generations. This research contributes to our knowledge on the multigenerational effects of gamma irradiation and shows the importance of an integrated approach to better understand the mechanisms of action related to the action of a pollutant and improve the environmental risk assessment.

Cette thèse s’intéresse aux réseaux de confusion comme représentation compacte et structurée des hypothèses multiples produites par un moteur de reconnaissance de parole et transmises à un module de post-traitement applicatif. Les réseaux de confusion (CN pour Confusion Networks) sont générés à partir des graphes de mots et structurent l’information sous la forme d’une séquence de classes contenant des hypothèses de mots en concurrence. Le cas d’usage étudié dans ces travaux est celui des hypothèses de reconnaissance transmises à un module de compréhension de la parole dans le cadre d’une application de dialogue déployée par France Telecom. Deux problématiques inhérentes à ce contexte applicatif sont soulevées. De façon générale, un système de dialogue doit non seulement reconnaître un énoncé prononcé par un utilisateur, mais aussi l’interpréter afin de déduire sons sens. Du point de vue de l’utilisateur, les performances perçues sont plus proches de celles de la chaîne complète de compréhension que de celles de la reconnaissance vocale seule. Ce sont ces performances que nous cherchons à optimiser. Le cas plus particulier d’une application déployée implique de pouvoir traiter des données réelles et donc très variées. Un énoncé peut être plus ou moins bruité, dans le domaine ou hors-domaine, couvert par le modèle sémantique de l’application ou non, etc. Étant donnée cette grande variabilité, nous posons la question de savoir si le fait d’appliquer les mêmes traitements sur l’ensemble des données, comme c’est le cas dans les approches classiques, est une solution adaptée. Avec cette double perspective, cette thèse s’attache à la fois à enrichir l’algorithme de construction des CNs dans le but d’optimiser globalement le processus de compréhension et à proposer une stratégie adéquate d’utilisation des réseaux de confusion dans le contexte d’une application réelle. Après une analyse des propriétés de deux approches de construction des CNs sur un corpus de données réelles, l’algorithme retenu est celui du "pivot". Nous en proposons une version modifiée et adaptée au contexte applicatif en introduisant notamment un traitement différencié des mots du graphe qui privilégie les mots porteurs de sens. En réponse à la grande variabilité des énoncés à traiter dans une application déployée, nous proposons une stratégie de décision à plusieurs niveaux qui vise à mieux prendre en compte les spécificités des différents types d’énoncés. Nous montrons notamment qu’il est préférable de n’exploiter la richesse des sorties multiples que sur les énoncés réellement porteurs de sens. Cette stratégie permet à la fois d’optimiser les temps de calcul et d’améliorer globalement les performances du système / The work presented in this PhD deals with the confusion networks as a compact and structured representation of multiple aligned recognition hypotheses produced by a speech recognition system and used by different applications. The confusion networks (CN) are constructed from word graphs and structure information as a sequence of classes containing several competing word hypothesis. In this work we focus on the problem of robust understanding from spontaneous speech input in a dialogue application, using CNs as structured representation of recognition hypotheses for the spoken language understanding module. We use France Telecom spoken dialogue system for customer care. Two issues inherent to this context are tackled. A dialogue system does not only have to recognize what a user says but also to understand the meaning of his request and to act upon it. From the user’s point of view, system performance is more accurately represented by the performance of the understanding process than by speech recognition performance only. Our work aims at improving the performance of the understanding process. Using a real application implies being able to process real heterogeneous data. An utterance can be more or less noisy, in the domain or out of the domain of the application, covered or not by the semantic model of the application, etc. A question raised by the variability of the data is whether applying the same processes to the entire data set, as done in classical approaches, is a suitable solution. This work follows a double perspective : to improve the CN construction algorithm with the intention of optimizing the understanding process and to propose an adequate strategy for the use of CN in a real application. Following a detailed analysis of two CN construction algorithms on a test set collected using the France Telecom customer care service, we decided to use the "pivot" algorithm for our work. We present a modified and adapted version of this algorithm. The new algorithm introduces different processing techniques for the words which are important for the understanding process. As for the variability of the real data the application has to process, we present a new multiple level decision strategy aiming at applying different processing techniques for different utterance categories. We show that it is preferable to process multiple recognition hypotheses only on utterances having a valid interpretation. This strategy optimises computation time and yields better global performance