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

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

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

Afin d’appréhender la réponse des forêts au changement climatique, la phénologie de six espèces d’arbres a été étudiée de 2005 à 2007 à la fois le long d’un gradient altitudinal (fournissant un gradient thermique d’environ 7°C), et en tests de provenances disposés à différentes altitudes. L’objectif était (i) de quantifier les variations phénotypiques des dates de débourrement et de sénescence in situ, (ii) de déterminer les variables climatiques à l’origine de ces patrons, notamment à l’aide de modèles phénologiques, et (iii) d’évaluer la variabilité génétique et la plasticité phénotypique de ces deux événements phénologiques. Nos résultats montrent que la température printanière affecte différentiellement les dates de débourrement des six espèces (de -1.9 jours /°C à -6.5 jours /°C respectivement pour le hêtre et le chêne) mais pas entre les populations d’une espèce. Concernant les dates de sénescence, nous avons mis en évidence que la température induit un fort décalage de cet événement chez le chêne et le hêtre (> 5 jours /°C), alors qu’aucun cline n’est détecté chez l’érable et le frêne. L’allongement de la saison de végétation en réponse à une augmentation de la température est ainsi principalement la conséquence d’une avance des dates de débourrement pour toutes les espèces, à l’exception du hêtre qui présente une plus forte sensibilité pour la sénescence. Les modèles phénologiques utilisés soulignent l’importance des températures printanières affectant les bourgeons en phase de quiescence, tandis que les températures froides hivernales susceptibles de lever la dormance des bourgeons ne semblent pas significativement influencer l’occurrence du débourrement. Concernant la sénescence, les modèles ont mis en évidence le rôle prépondérant de la température pour le chêne sessile et le hêtre, tandis que la photopériode et d’autres facteurs pourraient être impliqués chez le frêne et l’érable. Ainsi, les modèles prédisent que la durée de saison de croissance du chêne va augmenter plus rapidement que celle du hêtre dans les prochaines décennies, et que l’équilibre compétitif entre ces deux espèces en terme phénologique est susceptible d’évoluer vers des altitudes plus élevées. Enfin, nous avons mis en évidence que les différentes populations échantillonnées présentaient de fortes adaptations pour la phénologie et la croissance malgré leur proximité géographique. De plus, les normes de réaction obtenues démontrent, d’une part, l’existence d’une forte plasticité phénologique des espèces, et d’autre part que cette plasticité semble être une caractéristique intrinsèque de l’espèce. Ces résultats révèlent que les arbres ont des capacités adaptatives importantes concernant les traits phénologiques qui pourraient leur permettre, dans une certaine mesure, de faire face au réchauffement du climat. / To assess the response of forests to climate change, the phenology of six tree species was monitored from 2005 to 2007 both along an altitudinal gradient (providing a thermal gradient of about 7 ° C), and in provenance trials at various altitudes. The aim was (i) to characterize phenological patterns of leaf unfolding and leaf senescence timings in situ, (ii) to determine climatic variables responsible for these patterns, in particular using phenological models, and (iii) to assess the genetic variability and phenotypic plasticity of these phenological events. Our results showed that spring temperature differentially affected the leaf unfolding dates of the six species, with significant disparity in responses among species (from -1.9 days / ° C to -6.5 days / ° C for beech and oak, respectively) but not between the populations of a given species. Regarding the dates of senescence, we highlighted that temperature induced a strong shift of this event for oak and beech (> 5 days / ° C), while no cline was detected for sycamore and ash. The lengthening the growing season in response to an increase in temperature is thus mainly the result of an advance in flushing dates for all species except beech, whose growing season length changes were greatly resulting from shifts in senescence. Phenological models stressed the importance of forcing temperatures (effective during bud quiescence period), while the chilling temperatures (effective during dormancy) did not appear to significantly influence the occurrence of leaf unfolding. Concerning senescence variations , the models highlighted the role of temperature for sessile oak and beech, while the photoperiod and other factors could be involved in the ash and maple. Thus, for oak, the models predicted that the length of growing season will extend faster than the one for beech in the coming decades, and that the phenological competitive balance between these two species will likely to evolve towards higher altitudes. Finally, we showed that the sampled populations showed strong adaptations in phenology and growth in spite of their geographical proximity. Moreover, the reaction norms indicated, first, the existence of a strong phenological plasticity of species, and second, that this plasticity seemed to be an intrinsic characteristic of the species. These results underline that trees have consequent inherent adaptive capacities in phenological traits which may enable them to cope with global warming. However, the differences in phenological sensitivities among species suggest that global warming will significantly affect the competitive balance of species.

La duplication de code source a de nombreuses origines : copie et adaptation inter-projets ou clonage au sein d'un même projet. Rechercher des correspondances de code copié permet de le factoriser dans un projet ou de mettre en évidence des situations de plagiat. Nous étudions des méthodes statiques de recherche de similarité sur du code ayant potentiellement subi des opérations d'édition telle que l'insertion, la suppression, la transposition ainsi que la factorisation et le développement de fonctions. Des techniques d'identification de similarité génomique sont examinées et adaptées au contexte de la recherche de clones de code source sous forme lexemisée. Après une discussion sur des procédés d'alignement de lexèmes et de recherche par empreintes de n-grams, est présentée une méthode de factorisation fusionnant les graphes d'appels de fonctions de projets au sein d'un graphe unique avec introduction de fonctions synthétiques exprimant les correspondances imbriquées. Elle utilise des structures d'indexation de suffixes pour la détermination de facteurs répétés. Une autre voie d'exploration permettant de manipuler de grandes bases indexées de code par arbre de syntaxe est abordée avec la recherche de sous-arbres similaires par leur hachage et leur indexation selon des profils d'abstraction variables. Des clones exacts de sous-arbres de forte proximité dans leurs arbres d'extraction peuvent alors être consolidés afin d'obtenir des correspondances approchées et étendues. En amont et en aval de la recherche de correspondances, des métriques de similarité sont définies afin de préselectionner les zones d'examen, affiner la recherche ou mieux représenter les résultats / Several phenomenas cause source code duplication like inter-project copying and adaptation or cloning inside a same project. Looking for code matches allows to factorize them inside a project or to highlight plagiarism cases. We study statical similarity retrieval methods on source code that may be transformed via edit operations like insertion, deletion, transposition, in- or out-lining of functions. Sequence similarity retrieval methods inspired from genomics are studied and adapted to find common chunks of tokenized source. After an explanation on alignment and n-grams lookup techniques, we present a factorization method that merge function call graphs of projects to a single graph with the creation of synthetic functions modeling nested matches. It relies on the use of suffix indexation structures to find repeated token factors. Syntax tree indexation is explored to handle huge code bases allowing to lookup similar sub-trees with their hash values computed via heterogeneous abstraction profiles. Exact copies of sub-trees close in their host trees may be merged to get approximate and extended matches. Before and after match retrieval, we define similarity metrics to preselect interesting code spots, refine the search process or enhance the human understanding of results

Aujourd'hui, du fait de la multiplication du nombre des capteurs et, plus généralement, de celle des données issues de dispositifs connectés, de nombreux domaines d'activité sont intéressés par la classification automatique des séries temporelles.Au-delà de la recherche théorique de nouveaux algorithmes d'apprentissage automatique capables de traiter ces données complexes, il est important de fournir aux utilisateurs des méthodes capables de construire efficacement des modèles prédictifs, mais aussi de se focaliser sur l'explicabilité des modèles générés et la transparence des processus mis en oeuvre.Ainsi, les utilisateurs qui n'ont pas forcément des connaissances en théorie d'apprentissage peuvent prendre en main plus rapidement ces méthodes et surtout valider la qualité des connaissances apprises vis à vis de leur domaine d'expertise.Dans ce travail de doctorat, nous nous sommes intéressée à la génération d'arbres de décision sur des données temporelles qui est une approche susceptible de construire des modèles assez faciles à interpréter pour un utilisateur "non-expert". Nous avons cherché à améliorer les différentes méthodes présentes dans la littérature en nous focalisant sur trois aspects liés à la construction des noeuds de l'arbre. Premièrement, nous avons introduit la notion d'arbre de décision temporel multi-opérateur (MTDT) qui consiste à utiliser, en concurrence, plusieurs méthodes pour construire chaque noeud. D'une part cela permet d'améliorer les capacités prédictives des arbres en capturant les meilleures structures géométriques discriminantes pour chaque classe et pour chaque niveau de l'arbre. D'autre part, grâce à cette approche on améliore la lisibilité des modèles en réduisant significativement la taille des arbres qui sont produits. Deuxièmement, nous avons cherché à réduire la complexité des algorithmes en utilisant une recherche locale pour explorer les opérateurs de contruction des noeuds. Cette recherche s'appuie sur la définition de bornes dans les métriques utilisées. Enfin, nous avons développé et comparé différentes méthodes automatiques de pondération des sous-séquences des séries temporelles de manière à maximiser la précision des arbres de décision produits. / Rising interest in mining and analyzing time series data in many domains motivates designing machine learning (ML) algorithms that are capable of tackling such complex data. Except of the need in modification, improvement, and creation of novel ML algorithms that initially works with static data, criteria of its interpretability, accuracy and computational efficiency have to be fulfilled. For a domain expert, it becomes crucial to extract knowledge from data and appealing when a yielded model is transparent and interpretable. So that, no preliminary knowledge of ML is required to read and understand results. Indeed, an emphasized by many recent works, it is more and more needed for domain experts to get a transparent and interpretable model from the learning tool, thus allowing them to use it, even if they have few knowledge about ML's theories. Decision Tree is an algorithm that focuses on providing interpretable and quite accurate classification model.More precisely, in this research we address the problem of interpretable time series classification by Decision Tree (DT) method. Firstly, we present Temporal Decision Tree, which is the modification of classical DT algorithm. The gist of this change is the definition of a node's split. Secondly, we propose an extension, called Multi-operator Temporal Decision Tree (MTDT), of the modified algorithm for temporal data that is able to capture different geometrical classes structures. The resulting algorithm improves model readability while preserving the classification accuracy.Furthermore, we explore two complementary issues: computational efficiency of extended algorithm and its classification accuracy. We suggest that decreasing of the former is reachable using a Local Search approach to built nodes. And preserving of the latter can be handled by discovering and weighting discriminative time stamps of time series.

Les approches de simulation classiques ne sont en général pas adaptées pour traiter les aspects de complexité que présentent les systèmes complexes tels que l'émergence ou l'adaptation. Dans cette thèse, l'auteur s'appuie sur ses travaux menés dans le cadre d'un projet de simulation sur l’épidémie de grippe en France associée à des interventions sur une population en considérant le phénomène étudié comme un processus diffusif sur un réseau complexe d'individus, l'originalité réside dans le fait que la population y est considérée comme un système réactif. La modélisation de tels systèmes nécessite de spécifier explicitement le comportement des individus et les réactions de ceux-cis tout en produisant un modèle informatique qui doit être à la fois flexible et réutilisable. Les diagrammes d'états sont proposés comme une approche de programmation reposant sur une modélisation validée par l'expertise. Ils correspondent également à une spécification du code informatique désormais disponibles dans les outils logiciels de programmation agent. L'approche agent de type bottom-up permet d'obtenir des simulations de scénario "what-if" où le déroulement des actions peut nécessiter que les agents s'adaptent aux changements de contexte. Cette thèse propose également l'apprentissage pour un agent par l'emploi d'arbre de décision afin d'apporter flexibilité et lisibilité pour la définition du modèle de comportement des agents et une prise de décision adaptée au cours de la simulation. Notre approche de modélisation computationnelle est complémentaire aux approches traditionnelles et peut se révéler indispensable pour garantir une approche pluridisciplinaire validable par l'expertise. / Traditional approaches are not sufficient, and sometimes impossible in dealing with complexity issues such as emergence, self-organization, evolution and adaptation of complex systems. As illustrated in this thesis by the practical work of the author in a real-life project, the spreading of infectious disease as well as interventions could be considered as difusion processes on complex networks of heterogeneous individuals in a society which is considered as a reactive system. Modeling of this system requires explicitly specifying of each individual’s behaviors and (re)actions, and transforming them into computational model which has to be flexible, reusable, and ease of coding. Statechart, typical for model-based programming, is a good solution that the thesis proposes. Bottom-up agent based simulation finds emergence episodes in what-if scenarios that change rules governing agent’s behaviors that requires agents to learn to adapt with these changes. Decision tree learning is proposed to bring more flexibility and legibility in modeling of agent’s autonomous decision making during simulation runtime. Our proposition for computational models such as agent based models are complementary to traditional ones, and in some case they are unique solutions due to legal, ethical issues.

Se donnant un mécanisme de branchement critique ou sous-critique, on définit une procédure d’élagage de l’arbre aléatoire continu de Lévy associé. Cette procédure d’élagage est définie en plaçant des marques sur l’arbre grâce `a des techniques de serpent de Lévy. On démontre alors que le sous-arbre obtenu après élagage est encore un arbre aléatoire continu de Lévy. Ce résultat est démontré en utilisant une propriété de Markov spéciale et un problème de martingale pour les processus d’exploration. On construit ensuite, par couplage, une autre procédure d’élagage qui définit un processus de fragmentation sur l’arbre. On calcule la famille de mesures de dislocation associée à cette fragmentation. Dans un deuxième travail, on considère une diffusion aléatoire dans un milieu Lévy stable. On montre que le processus des temps locaux renormalisé et recentré au minimum de la vallée standard de hauteur log t, converge en loi vers une fonctionnelle de deux processus de Lévy conditionnés `a rester positifs indépendants. Pour démontrer ce résultat, on montre que la loi de la vallée standard est proche de celle de deux processus de Lévy conditionnés à rester positifs concaténés en 0. On obtient également la loi limite du supremum du temps local renormalisé. / Given a general critical or sub-critical branching mechanism, we define a pruning procedure of the associated Lévy continuum random tree. This pruning procedure is defined by adding some marks on the tree, using Lévy snake techniques. We then prove that the resulting sub-tree after pruning is still a Lévy continuum random tree. This last result is proved using the exploration process that codes the CRT, a special Markov property and martingale problems for exploration processes. We then construct, by coupling, an another pruning procedure which define a fragmentation process on the tree. We compute the family of dislocation measures associated with this fragmentation. In a second work, we consider a one-dimensional diffusion in a stable Lévy environment. We show that the normalized local time process refocused at the bottom of the standard valley with height log t converges in law to a functional of two independent Lévy processes conditioned to stay positive. To prove this result, we show that the law of the standard valley is close to a two-sided Lévy process conditioned to stay positive. We also obtain the limit law of the supremum of the normalized local time.

Le vent est à l'origine d'une excitation mécanique chronique des arbres. Malgré tout, ils se développent continûment, par la croissance et la ramification. Il en résulte une grande variété de géométries, fonctions à la fois de l'espèce, et du milieu dans lequel l'arbre s'est développé. Tout au long de son existence, les caractéristiques dynamiques de l'arbre sont l'élément déterminant de son interaction avec le vent. Ainsi, cette thèse porte sur l'évolution et l'organisation spatiale de la dynamique des arbres au cours de leur développement. Une expérience de suivi des caractéristiques dynamiques de plantes, pendant leur développement, associée à un modèle mécanique de leurs oscillations en flexion, met en évidence le rôle de leurs croissances primaires et secondaires sur l'évolution temporelle de leurs fréquences naturelles. Une description générique de la géométrie de l'arbre, basée sur l'architecture et la biométrie, suivie d'une analyse dimensionnelle de sa dynamique vibratoire, permet de dériver une loi d'échelle décrivant l'organisation spatiale de ses caractéristiques dynamiques. Cette loi d'échelle est validée sur plusieurs cas d'arbres dont les caractéristiques dynamiques ont été déterminées expérimentalement ou numériquement. Une analyse dimensionnelle de l'interaction dynamique entre le vent et l'arbre permet de dériver des lois d'échelle décrivant la réponse multimodale de l'arbre au vent, et donc la répartition dans l'ensemble de l'arbre de sa réponse. Le rôle de la géométrie de l'arbre, et donc de son développement continu par la croissance et la ramification de ces axes, sur son interaction dynamique avec le vent, est ainsi quantitativement mis en évidence.

Se donnant un mécanisme de branchement critique ou sous-critique, on définit une procédure d'élagage de l'arbre aléatoire continu de Lévy associé. Cette procédure d'élagage est définie en plaçant des marques sur l'arbre grâce à des techniques de serpent de Lévy. On démontre alors que le sous-arbre obtenu après élagage est encore un arbre aléatoire continu de Lévy. Ce résultat est démontré en utilisant une propriété de Markov spéciale et un problème de martingale pour les processus d'exploration. On construit ensuite, par couplage, une autre procédure d'élagage qui définit un processus de fragmentation sur l'arbre. On calcule la famille de mesures de dislocation associée à cette fragmentation. Dans un deuxième travail, on considère une diffusion aléatoire dans un milieu Lévy stable. On montre que le processus des temps locaux renormalisé et recentré au minimum de la vallée standard de hauteur log t, converge en loi vers une fonctionnelle de deux processus de Lévy conditionnés à rester positifs indépendants. Pour démontrer ce résultat, on montre que la loi de la vallée standard est proche de celle de deux processus de Lévy conditionnés à rester positifs concaténés en 0. On obtient également la loi limite du supremum du temps local renormalisé.