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

Thesis (M. Div.)--St. Vladimir's Orthodox Theological Seminary, Crestwood, N.Y., 1996. / Includes bibliographical references (leaves [73]-76).

Th. doct.--Phys.--Aix-Marseille III, 1989. Titre de soutenance : Contribution à l'étude du transfert de connaissances : une base de connaissances architecturales pour un outil de CAO intelligent. / Bibliogr. p. 231-236.

Th. doct.-ing.--Inform.--Nancy--I.N.P.L., 1984.

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The purpose of this mixed-methods study was to investigate the relationship between teachers’ conceptions of mathematics and their use of intelligent tutoring systems for mathematics instruction. Intelligent tutoring systems are adaptive computer programs which administer mathematics instruction to students based on their cognitive state. A conception is a mixture of beliefs and knowledge. The participants in this study were 93 junior high school mathematics teachers from three school districts in the Midwest. Data were gathered using a two-part online survey. The first part of the survey contained questions about their use of intelligent tutoring systems, graphing calculators, Desmos and dynamic geometry software. The second part of the survey contained Likert questions from the teachers’ version of the Conceptions of Mathematics Inventory. Desmos is a website providing interactive classroom activities and a user-friendly graphing calculator. Dynamic geometry software is a class of interactive geometry programs. The quantitative analysis revealed no statistically significant interactions between teachers’ conception scores and intelligent tutoring system use, or between teachers’ conception scores and how intelligent tutoring systems were used. There were statistically significant interactions between teachers’ conception scores and their use of graphing calculators, Desmos, and dynamic geometry software. The qualitative analysis revealed that teachers used intelligent tutoring systems for differentiation. Teachers used graphing calculators, Desmos, and dynamic geometry software for visual, computational, and exploratory purposes. Teachers exclusively using intelligent tutoring systems to incorporate technology should also incorporate technology which promotes student exploration.

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

Concevoir une lentille, que ce soit pour l'astronomie, la microscopie ou la vision numérique, est un problème de taille visant à trouver un compromis idéal entre la qualité d'image et les différentes contraintes. Par une procédure d'essais-erreurs, une approche typique consiste à sélectionner un point de départ parmi une banque de designs optiques puis à l'optimiser dans l'espoir de satisfaire les présents requis. Cette approche n'exploite pas pleinement la montagne d'information contenue dans les banques de designs : un seul de ces designs contribue au problème à la fois, et seulement s'il répond approximativement aux spécifications et à la configuration désirée. Comment peut-on faire mieux ? L'hypothèse de départ de cette thèse est que l'on peut utiliser l'apprentissage automatique pour extraire et exploiter les caractéristiques communes aux designs de haute qualité que l'on retrouve dans ces banques de données. Concrètement, ces designs conçus par des experts contribuent à l'entraînement d'un modèle d'apprentissage profond qui prend en entrée les spécifications désirées et retourne tous les paramètres nécessaires pour modéliser une lentille. Le contenu de cette thèse, qui détaille le développement de ce cadre d'extrapolation de lentilles, peut se résumer en trois principales contributions. Premièrement, nous définissons et validons un objectif d'entraînement qui compense pour la rareté des données disponibles, soit en intégrant le problème d'optimisation de lentilles directement à la boucle d'entraînement du modèle. Deuxièmement, nous élaborons un modèle dynamique qui acquiert une représentation commune pour toutes les lentilles indépendamment de leur configuration, ce qui nous permet d'extrapoler la banque de designs pour générer des lentilles sur de nouvelles configurations. Troisièmement, nous ajustons le cadre pour refléter le caractère multimodal de la conception afin d'inférer plusieurs lentilles de structures différentes pour n'importe quel ensemble de spécifications et de configuration de lentille. Avec une portée adéquate et un entraînement réussi, ce cadre d'extrapolation de lentilles représente un outil inédit pour la conception optique : une fois le modèle déployé, il permet d'obtenir sur demande des points de départ de haute qualité, variés et sur mesure, et ce, en un temps minimal. / Designing a lens, whether for astronomy, microscopy, or computer vision, is a challenging task that seeks an ideal balance between image quality and various constraints. Through a trial-and-error process, a typical approach consists in selecting a starting point in a lens design database and optimizing it to hopefully satisfy the problem at hand. This approach, however, does not fully harness the wealth of information contained in lens design databases: only one such design contributes to the problem at a time, and only if it approximately meets the desired specifications and configuration. How can we do better? The premise of this work is that machine learning can be used to extract and exploit the common features of the high-quality designs contained in lens design databases. Specifically, the expertly conceived designs that compose these databases are used to guide the training process of a deep learning-based model, which receives the design specifications as input and returns all the parameters needed to fully represent a lens. The content of the thesis, which details the development of this lens design extrapolation framework, can be summarized in three main contributions. First, we define and validate a training objective that compensates for the scarcity of available data, by integrating the lens optimization problem directly into the model training loop. Second, we develop a dynamic model that acquires a common representation for all lenses regardless of their configuration, allowing us to extrapolate the lens database to generate lenses on new, unseen configurations. Third, we extend the framework to capture the multimodal nature of lens design, so that multiple lenses with different structures can be inferred for any given set of specifications and configuration. With a suitable scope and a successful training process, this lens design extrapolation framework offers a new and valuable tool for lens designers: once the model is deployed, only a minimal amount of time is required to obtain varied, high-quality starting points that are tailored to the desired specifications.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2024 / Cette thèse propose et analyse un nouveau robot parallèle cinématiquement redondant (KRP) avec tous les actionneurs situés à la base. La structure de base du robot provient de travaux antérieurs, c'est-à-dire que trois jambes avec 3 degrés de liberté (ddls) chacune sont attachées à la plate-forme mobile par trois liaisons redondantes, ce qui donne un robot KRP avec (6+3) degrés de liberté. Cette thèse se concentre sur quatre thèmes. Tout d'abord, un nouveau robot parallèle à 3 ddls utilisé comme jambe du robot KRP est proposé, et tous les actionneurs sont situés à la base afin de réduire l'inertie des parties mobiles. De plus, les actionneurs sont placés près les uns des autres pour minimiser l'encombrement et produire un espace de travail relativement grand. Les problèmes cinématiques tels que la modélisation cinématique, le problème inverse/direct, l'analyse des singularités et l'espace de travail sont analysés en détail. En outre, pour simplifier l'analyse de l'espace de travail et agrandir l'espace de travail, une conception améliorée du robot à 3 ddls est proposée. L'établissement de modèles dynamiques pour les robots parallèles est un défi en raison des relations complexes entre les vitesses et les forces induites par leur structure en boucle fermée. Cette thèse propose plusieurs méthodes de modélisation simplifiées pour les robots parallèles. Le premier type est dérivé de l'approche lagrangienne et l'idée centrale est de réduire la complexité des expressions représentant l'énergie pour le robot. Par conséquent, ces méthodes ont une bonne généralité et sont disponibles pour divers robots parallèles. Cependant, pour certains robots parallèles (par exemple, le robot à 3 ddls proposé), même en utilisant la méthode simplifiée, les calculs d'énergie sont légèrement complexes. Compte tenu de cela, une autre méthode de modélisation simplifiée basée sur l'approche de Newton-Euler est proposée et analysée. Étant donné que le nouveau robot KRP a une structure similaire à celle des robots KRP précédents, la plupart des méthodes analysées dans les travaux précédents peuvent être directement utilisées. Par conséquent, cette thèse ne résout que brièvement le problème inverse/direct, explique la singularité du point de vue de la force, donne le modèle dynamique et montre la structure et le modèle CAO du prototype du nouveau robot KRP. Enfin, cette thèse propose une méthode générale de contrôle de préhension par laquelle le robot KRP peut faire fonctionner à distance une pince pour générer les forces de préhension requises tout en déplaçant la plate-forme, toutes les actions étant pilotées par les mêmes actionneurs. Le modèle de contrôle de préhension se compose d'un modèle de contrôle du mouvement des jambes et d'un modèle de contrôle de la force des jambes, où la force de préhension peut être contrôlée indépendamment. En conséquence, le modèle de contrôle en force utilise un contrôleur en boucle ouverte, simple à mettre en œuvre et efficace. / This thesis proposes and analyzes a novel kinematically redundant parallel (KRP) robot with all actuators located at the base. The basic structure of the robot comes from previous work, i.e., three legs with 3 degrees of freedom (DOFs) each are connected to the mobile platform by three redundant links, which results in a (6+3)-DOF KRP robot. This thesis focuses on four topics. First, a novel 3-DOF parallel robot used as the leg of the KRP robot is proposed, and all actuators are located at the base to reduce the moving inertia. Furthermore, the actuators are placed close to one another to generate a compact footprint and a relatively large workspace. The kinematic problems such as kinematic modeling, inverse/forward problem, singularity analysis, and workspace are analyzed in detail. Besides, to simplify the workspace analysis and enlarge the workspace, an improved design of the 3-DOF robot is given. Establishing dynamic models for parallel robots is challenging due to the complex velocity and force relationships caused by their closed-loop structure. This thesis proposes several simplified modeling methods for parallel robots. The first type is derived from the Lagrangian approach, and the core idea is to reduce the complexity of the energy expressions for the robot. Hence, these methods have good generality and are available for various parallel robots. However, for some parallel robots (for instance, the proposed 3-DOF robot), even using the simplified method, the calculations of energy are slightly complex. Given this, another simplified modeling method based on the Newton-Euler approach is proposed and analyzed. Since the novel KRP robot has a similar structure to previous KRP robots, most analyzed methods in previous work can be directly used. Hence, this thesis only briefly solves the inverse/forward problem, explains the singularity from a force perspective, gives the dynamic model, and shows the structure and CAD model of the prototype for the novel KRP robot. Finally, this thesis proposes a general grasping control method by which the KRP robot can remotely operate a gripper to generate required grasping forces while moving the platform, with all actions driven by the same actuators. The grasping control model consists of a leg motion control model and a leg force control model, where the grasping force can be controlled independently. As a result, the force control model uses an open-loop controller, which is simple to implement and efficient.