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

Technique émergente de gestion intégrée des ressources en eau pour résoudre des problèmes de gestion en zones arides, la Recharge Artificielle de Nappe RAN n'est pas appliquée aux aquifères carbonatés à cause des problèmes de karst. Son application au karst devrait cependant s'imposer. Cette thèse a analysé les conditions de recharge naturelle et artificielle, pour proposer une méthodologie d'Analyse de la faisabilité de Recharge Artificielle des aquifères Karstiques (ARAK) afin de définir des sites favorables à une recharge artificielle depuis la surface. 4 critères indépendants (Epikarst, Roche, Infiltration et Karst) sont considérés, indexés dans chaque maille à partir des données géologiques et topographiques, cartographiés selon une méthode d'indexation multicritère. L'indice de rechargeabilité intrinsèque, combinant ces critères, décrit l'aptitude de l'aquifère à être rechargé depuis sa surface, à l'échelle du système, puis à celle des sites les plus favorables. Un facteur de faisabilité technico-économique, mesurant les difficultés techniques et économiques d'une opération de recharge, est ensuite calculé à chaque site. Développée pour prendre en compte les aspects théoriques et pratiques rencontrés en identifiant les sites de RAN à partir de la surface, cette méthodologie devrait servir d'outil de gestion durable des ressources en eau karstique. La méthode ARAK a été testée sur l'aquifère karstique littoral de Damour, Liban, capté pour l'e au potable de Beyrouth, dont l'exploitation non contrôlée a conduit à une intrusion marine. Plusieurs sites de recharge à partir de la surface ont été identifiés. Mais le facteur technico-économique a révélé des difficultés techniques. La solution proposée consiste en une galerie horizontale, pour injecter l'eau de la rivière. Les établissements de l'eau considèrent qu'un tel projet offrira une solution intéressante pour satisfaire la demande en eau et combattre l'intrusion d'eau salée. / Managed Aquifer Recharge MAR is an emerging sustainable technique used to solve water management problems. MAR presents great interest for karst aquifers, however known to present a high heterogeneity. MAR remains till date marginal in karst aquifers. Accordingly, the present work presents a methodology for Aquifer Rechargeability Assessment in Karst ARAK. The aim of ARAK is to determine the ability of a karst aquifer to be artificially recharged from its surface; and the best sites for implementing the recharge. Based on multi-criteria indexation analysis, ARAK considers 4 criteria: Epikarst, Rock, Infiltration, Karst. The criteria are indexed at each mesh of the 2 D grid domain, from geological and topographic data. ARAK computes the intrinsic rechargeability index, describing the rechargeability of a karst aquifer, on the regional scale, then on the identification of rechargeable sites. Subsequently, a feasibility factor, weighting the techn ical and economic difficulties of a recharge operation, is applied to the selected sites. The methodology, developed to reconcile the problems encountered to identify sites for MAR in karst, provides a useful tool to help water authorities to determine the potential of MAR in karst aquifers. ARAK was applied to Damour site (Lebanon). This coastal aquifer, source of water supply for Beirut, was salinated by its uncontrolled exploitation. A MAR system in Damour region should remediate to it. The four ARAK criteria were indexed and mapped. The final map showed that the aquifer is favorable to a recharge operation, and identified several potential rechargeable sites. However, the feasibility factor indicated that major difficulties hinder the use of infiltration ponds. The solution proposed consists of drilling a horizontal gallery for injecting river water. Water authorities consider that an aquifer recharge project could offer solutions for the shortage in water supply and the sea water intrusion.

L’utilisation de l’intelligence artificielle et des biotechnologies dans l’art conduit à une reformulation des enjeux du théâtre comme « spectacle vivant ». Ces pratiques technoscientifiques déplacent l’objet de la performance et produisent du discours. Nous proposons dans cette étude de nous servir de leurs énoncés pour élargir le cadre de la théâtralité aux arts de la vie artificielle. En effet, les déplacements opérés au moyen de la théâtralité dans le champ artistique s’effectuent à la fois sur les oeuvres et dans le langage. À la lumière de ces opérations, nous faisons apparaître le potentiel transformateur de l’intégration de nouveaux matériaux dans l’esthétique théâtrale mais aussi les obstacles qui s’y trouvent. Prise entre les arts et les technosciences, l’analyse démontre que la théâtralité des oeuvres technologiques repose notamment sur l’artifice du langage. / The use of artificial intelligence and biotechnology in art has led to a radical reformulation of theater as living performance. These technoscientific practices have displaced the subject of performance and produced various new discourses: In this study, I propose to make use of these discourses to expand the frame of theatricality to the realm of artificial life art. The displacements operated by means of theatricality in the artistic field are taking place both on the level of the artworks and the level of discourse. In light of such operations, we see the potential of transformation relying on the use of these materials in theatrical aesthetics, as well as the obstacles found in them. Taking place between the arts and the technosciences, the study proves that the theatricality of technological works relies on the artifice of language.

Nous nous intéressons dans cette thèse à la planification pour les problèmes de prise de décision décentralisée séquentielle dans l'incertain. Dans le cadre centralisé, l'utilisation des formalismes MDP et POMDP a permis d'élaborer des techniques de planification efficaces. Le cadre Dec-POMDP permet de formaliser les problèmes décentralisés. Ce type de problèmes appartient à une autre classe de complexité que les problèmes centralisés. Pour cette raison, jusqu'à récemment, seuls de très petits problèmes pouvaient être résolus et uniquement pour des horizons très faibles. Des algorithmes heuristiques ont récemment été proposés pour traiter des problèmes de taille plus conséquente mais n'ont pas de preuve théorique de qualité de solution. Nous montrons comment une information heuristique sur le problème à résoudre représentée par une distribution de probabilité sur les croyances centralisées permet de guider la recherche approchée de politique. Cette information heuristique permet de formuler chaque étape de la planification comme un problème d'optimisation combinatoire. Cette formulation conduit à des politiques de meilleure qualité que les approches existantes. / In this thesis, we focus on planning in decentralised sequentialdecision taking in uncertainty. In the centralised case, the MDP andPOMDP frameworks leads to efficient planning algorithms. The Dec-POMDPframework is used to model decentralised problems. This kind ofproblems is in a higher class of complexity than the centralisedproblem. For this reason, until recently, only very small problem could be solved and only for very small horizons. Recently, some heuristic algorithms have been proposed to handle problem of higher size but there is no theoretic proof of the solution quality. In this thesis, we show how to use a heuristic information in the problem, modelled as a probability distribution on the centralised beliefs, to guide the search for a good approximate policy. Using this heuristic information, we formulate each time step of the planning procedure as a combinatorial optimisation problem. This formulation leads to policies of better quality than previously existing approaches.

La problématique d'interrogation d'une base de données en présence d'une ontologie (OBQA pour "Ontology-based Query Answering") consiste à prendre en compte des connaissances générales, typiquement une ontologie de domaine, lors de l'évaluation d'une requête. Dans le cadre de cette thèse, ces connaissances sont représentées par des formules de la logique du premier ordre appelées "règles existentielles". Les règles existentielles sont aussi connues sous le nom de règles Datalog+/- ou "tuple-generating dependencies". Nous considérons une approche couramment utilisée, qui consiste à réécrire la requête en exploitant les règles de façon à se ramener à un problème classique l'interrogation d'une base de données. Nous définissons un cadre théorique d'étude des algorithmes de réécriture d'une requête conjonctive en une union de requêtes conjonctives, accompagné d'un algorithme de réécriture générique, prenant en paramètre un opérateur de réécriture. Nous proposons ensuite plusieurs opérateurs de réécriture et développons différentes optimisations, que nous évaluons sur des benchmarks du domaine. / The issue of querying a knowledge base, also called Ontology-based Query Answering (OBQA), consists of taking into account general knowledge, typically a domain ontology, when evaluating queries. In this thesis, ontological knowledge is represented by first-order logical formulas, called existential rules. Existential rules are also known as Datalog+/- and tuple-generating dependencies. We adopt a well-known approach, which consists of rewriting the query with the rules to reduce the problem to a classical database query answering problem. We define a theoretical framework to study algorithms that rewrite a conjunctive query into a union of conjunctive queries, as well as a generic rewriting algorithm that takes into account a rewriting operator. Then, we propose several rewriting operators and develop several optimisations, which we evaluate on benchmarks of the domain.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L’objectif de la thèse était de développer un procédé de traitement des lisiers de porc par zone humide artificielle (ZHA) adapté aux contraintes du climat méditerranéen ainsi qu’à celles des éleveurs porcins. Le lisier de porc présentant des teneurs en ammonium (NH4+) toxiques pour les espèces végétales, il a été nécessaire de prétraiter le lisier. Des expérimentations sur le prétraitement du lisier de porc par aération continue (30 jours) à petite (12 litres) et moyenne échelles (300 litres) ont donc été conduites, et ont permis une diminution des concentrations en NH4+ en dessous des seuils de tolérance végétale. Cependant, la volatilisation de l’ammoniac semble avoir été le processus majoritairement à l’origine des abattements observés (phénomène d'ihnibition). Afin d’améliorer la diminution du NH4+, des produits d’ensemencement microbiens commerciaux ont été utilisés sans que leur effet n'ait pu être mis en évidence. Lors des expérimentations à moyenne échelle, le lisier prétraité a été amendé en ZHA (mésocosmes constitués d’un filtre à écoulement vertical suivi d’un filtre à écoulement horizontal). La forte variabilité phénotypique en système expérimental des macrophytes sélectionnés et prélevés dans le milieu naturel environnant (Carex hispida, Typha latifolia, Carex cuprina, Iris pseudacorus, Alisma lanceolatum et Juncus effusus), a été illustrée. Lors des apports en lisier dans la ZHA, les espèces végétales ont répondu différement, soulignant l’intérêt des cortèges multi-spécifiques. Les premiers résultats épuratoires ont été probants. Cependant l’étude des processus épuratoires a mis en lumière la problématique de leur durabilité. / The aim of the thesis was to develop a treatment process of pig manure by constructed wetland (CW) and designed in order to be adapted to the Mediterranean climate constraints and those of pig farmers. However hog manure has concentrations above 2 g.l-1 of ammonium (NH4+), toxic to the plants. It is therefore necessary to establish a slurry pre-treatment step. The thesis has included experiments including pre-treatment of pig slurry by continuous aeration (30 days) to small (12 liters) and medium scale (300 liters). Commercial products for microbial seeding were also used. The results showed that the aeration of pig manure did allow lower concentrations of NH4+ below plant tolerance threshold. However, the ammonia volatilization process appears to be the leading cause behind the observed reductions (inhibition phenomenom). No effect could be demonstrated for microbial treatments. During meso-scale experiments, the CW was amended with the pre-treated slurry (mesocosms made of a vertical flow filter followed by a horizontal flow filter). As a first step, the high phenotypic variability of macrophytes (taken from the natural environment) in experimental system was illustrated and discussed. After manure application, the selected plant species (Carex hispida, Typha latifolia, Carex cuprina Iris pseudacorus, Alisma lanceolatum and Juncus effusus) have presented different responses, emphasizing the importance of multi-species selection for the CW. Finally, the first purifying results were conclusive. However the study of the underlying purifying processes has highlighted the issue of sustainability of these phenomena.

Des catastrophes comme celles de Ghislenghien (Belgique), Ludwigshafen (Allemagne), ou Lyon (France), ont été attribuées à des travaux à proximité de réseaux de gaz. Bien que les canalisations soient une des méthodes les plus sures de transport pour les substances dangereuses, chaque année plusieurs cas d'accidents sont enregistrés en France. La plupart d'entre eux sont attribués à des travaux à proximité des réseaux et certains illustrent le manque de fiabilité des informations fournies. Pour prévenir de tels accidents qui impliquent les ouvriers et le public, les autorités françaises ont mis en place deux réglementations : DT-DICT : pour la sécurisation des réseaux à proximité d'excavation ; Multifluide : pour celle des réseaux dangereux lors d'événements aléatoires. Eviter de tels accidents nécessite d'acquérir et de contrôler des informations 3D concernant les différents réseaux urbains, et particulièrement ceux enterrés. Des stratégies de prévention doivent alors être adoptées. Voilà pourquoi travailler sur les réseaux et leur visualisation et la cartographie des risques, en prenant en compte le flou, est une recherche récente et importante. Les applications logicielles que je développe devraient aider les services publics et les entrepreneurs à se concentrer sur la prévention des événements dangereux grâce à des ensembles de données précises pour les utilisateurs, la définition d'un réseau de géomatique, mais aussi des méthodes telles que la triangulation, la modélisation par éléments, les calculs géométriques, l'intelligence artificielle, la réalité virtuelle. / Disasters like the ones that happened in Ghislenghien (Belgium), Ludwigshafen (Germany), or Lyon (France), have been attributed to excavations in the vicinity of gas pipelines. Though pipes are one of the safest methods of transportation for conveying hazardous substances, each year many cases of damage to gas pipes are recorded in France. Most of them are due to works in the vicinity of the networks and some illustrate the lack of reliability of the provided information. Concessionaries have to take stock of the situation and to suggest areas of improvement, so that everyone could benefit from networks becoming safer.To prevent such accidents which involve workers and the public, French authorities enforce two regulations: DT / DICT: reform of the network no-damage by securing the excavations, Multifluide: reform which is interested in securing networks of hazardous events.So, to avoid such accidents or other problems, it is necessary to acquire and control the 3D information concerning the different city networks, especially buried ones.Preventive strategies have to be adopted. That’s why working on the networks and their visualization and risk cartography, taking the blur into account, is a recent and appropriate research. The software applications I develop should help the utility and construction contractors and focus on the prevention of hazardous events thanks to accurate data sets for users and consumers, the definition of a geomatics network but also some methods such as triangulation methods, element modeling, geometrical calculations, Artificial Intelligence, Virtual Reality.

Le rôle des communautés de bactéries est essentiel dans les écosystèmes, mais aussi dans l’industrie, l’agriculture ou le secteur de la santé. La structure de ces communautés accroit leurs applications potentielles par rapport aux bactéries isolées. Si manipuler et faire évoluer une souche bactérienne est devenu courant, il n’existe pourtant pas de technologie permettant de cultiver, manipuler, sélectionner et en faire évoluer des communautés. Ce travail de thèse concerne la conception, le développement et la caractérisation d’un outil pouvant y aboutir en millifluidique digitale. Avec cet outil nous manipulons un millier de cultures de bactéries sous la forme de gouttes incubées et analysées en continu, et dont nous souhaiterions diriger l’évolution. La dérive génétique, les flux géniques, la diversification et la sélection sont les quatre agents de l’Évolution qui fixèrent les quatre axes de ce travail. La conservation des diversités spécifiques à une culture et entre elles conditionne la conception de notre outil. Son utilisation implique des échanges entre cultures que nous avons caractérisés. Nous avons créé un protocole permettant d’évaluer la diversité de ces cultures, et donc de les discriminer pour mieux les sélectionner. Nous avons finalement conçu un système permettant d’automatiser leur sélection artificielle : leur évolution dirigée est à portée de main. / The role of bacterial communities is essential in ecosystems, but also in the industry, agriculture and human health. Communities’ structure increases their potential applications unlike isolated bacteria. While the culture and engineering of a bacterial strain has become common, currently no technology exists to allow cultivation, handling, selection and evolution of bacterial communities. This work focuses on the design, development and characterization of a tool which can perform evolution of communities using digital millifluidics. With this tool, we handle one thousand cultures of bacteria in drops incubated and analyzed continuously, and the evolution of which we would like to manage. The genetic drift, the genic flows, the diversification and the selection are the four agents of the Evolution which fixes the four axes of this work. The preservation of the diversities, specific to a culture and between them, affect the design of our tool. Its use involves exchanges between cultures which we characterized. We created a protocol allowing to estimate the diversity of these cultures, and thus to discriminate them for robust selection. We finally conceived a system automating their artificial selection: their directed evolution is within easy reach.

La régulation du trafic dans un carrefour à feux concerne en général deux objectifs distincts: la fluidification ou la résorption de congestion. Dans le premier cas, on évite de se retrouver dans une situation de trafic très dense en essayant d'ajuster les durées de commutations des feux en fonction de la demande d'affluence au carrefour: c'est une action a priori. Dans le second cas, on est confronté à un trafic saturé (état de congestion). Dans ce cas, il faudra agir a posteriori.Dans ce travail, nous nous intéressons essentiellement à un travail en amont (action a priori) permettant d'éviter la congestion en forçant les files d'attente à ne pas dépasser le niveau du trafic correspondant à l'optimum opérationnel des lignes. Plus précisément, après avoir modélisé le système, nous proposons une commande par retour d'état basée sur le concept d'invariance positive des ensembles et permettant d'atteindre l’objectif. Deux approches sont utilisées: La première fait appel aux inégalités matricielles Linéaires (LMI). La deuxième approche utilise le concept de la (A-B)-invariance issu de la généralisation du théorème de Farkas. Ensuite, nous enrichissons ces deux approches par la technique des réseaux de neurones pour estimer les flux d'entrée au carrefour afin de garantir la faisabilité en temps réel de la commande proposée. Enfin, les résultats de ces travaux sont appliqués sur un carrefour réel du boulevard Anatole France afin de montrer leur intérêt. / Traffic control in a signalized intersection relates generally two distinct objectives: the thinning or reduction of congestion. In the first case, we avoid ending up in a situation of heavy traffic trying to adjust the durations of switching lights depending on the demand for attendance at the crossroads: it is an action a priori. In the second case, one is faced with a saturated traffic (congestion state). In this case, it will act retrospectively. In this work, we focus mainly on upstream work (action a priori) to avoid congestion by forcing queues to not exceed the level of traffic corresponding to the optimum operational lines. Specifically, modeled after the system, we propose a state feedback control based on the concept of positive invariance of sets and to achieve the objective. Two approaches are used: The first uses the Linear matrix inequalities (LMI). The second approach uses the concept of (AB)-invariance from the generalization of the theorem of Farkas. Then, we enrich both approaches by the technique of neural networks to estimate the inflow at the crossroads to ensure real-time feasibility of the proposed control. Finally, the results of this work are applied to a real intersection of the boulevard Anatole France to show their interest.