Modern neuron models are large, complex entities. The ability to better simulate these complex models has been iven by the development of ever more powerful and cheap computers. The capacity to manage and understand the models has lagged behind improvements in simulation ability almost from the inception of neuron modeling. Despite the computing power currently available, more powerful simulation platforms and strategies are needed to cope with current and next generation neuron models. This thesis develops methodologies aimed at better characterizing motoneuron models. The hypothesis presented is that relationships between model outputs in addition to the relationships between model inputs (parameters) and outputs (behaviors) provide a characteristic description of the model that describes the model in a more useful way than just model behaviors. This description can be used to compare a model to different implementations of the same motoneuron and to experiment data. Data mining and data reduction techniques were used to process the data. Principal component analysis was used to indicate a significant, consistent reduction in dimensionality in an intermediate, mechanistic layer between model inputs and outputs. This layer represents the non-linear relationships between input and output, implying that if the non-linear relationships of a model were better understood and accessible, a model could be manipulated by varying the mechanism layer members, or rather the model parameters that primarily affect a mechanism layer member. Hierarchical cluster analysis showed similarity between sensitivity analyses data from models with random parameter sets. A main cluster represented the main region of model behavior with outlying clusters representing non-physiological behavior. This indicates that sensitivity analysis data is a good candidate for a model signature. The results demonstrate the usefulness of cluster analysis in identifying the similarities between data used as a model characterization metric or model signature. Its application is also valuable in identifying the main region of useful activity of a model, thus helping to identify a potential 'average' parameter set. Furthermore, factor analysis also proves functional in identifying members of the mechanism layer as well as the degree to which model outputs are affected by these members.

Master of Science / Department of Diagnostic Medicine/Pathobiology / Weiping Zhang / Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) causes acute diarrhea to pigs at all ages, resulting in high mortality rate of 80-100% in piglets less than one week old. Within one year after the outbreak in April 2013, PEDV has rapidly spread in the US and causes the loss of over 10% of the US pig population. Monoclonal antibody (mAb) is a key reagent for rapid diagnosis of PEDV infection. In this study, we produced a panel of mAbs against nonstructural protein 8 (nsp8), spike(S) protein, and nucleocapsid (N) protein of PEDV. Four mAbs were selected, which can be used in various diagnostic assays, including indirect immunofluorescence assay (IFA), enzyme-linked immunoabsorbent assay (ELISA), Western Blot, immunoprecipitation (IP), immunohistochemistry (IHC) test and fluorescence in situ hybridization (FISH). The mAb 51-79 recognizes amino acid (aa) 33-60 of nsp8, mAb 70-100 recognizes aa1371-1377 of S2 protein, and mAb 66-155 recognizes aa 241-360 of N protein, while mAb 13-519 is conformational. Using the mAb70-100, the immunoprecipitated S2 fragment was examined by protein N-terminal sequencing, and cleavage sites between S1 and S2 was identified. In addition, this panel of mAbs was further applied to determine the infection site of PEDV in the pig intestine. IHC test result showed that PEDV mainly located at the mid jejunum, distal jejunum and ileum. Results from this study demonstrated that this panel of mAbs provides a useful tool for PEDV diagnostics and pathogenesis studies.

Ce document est le résultat de mon travail de thèse au sein du CEA-Leti Grenoble.Il couvre notamment l'évolution de l'effet piézorésistif et des propriétés de transport électrique de transistors à effet de champ en fonction de différentes variables telles que la géométrie, la température, la contrainte mécanique interne....Le point de focalisation de ce travail est d'étudier l'effet de la réduction à l'extrême des dimensions de canal et de grille dans les transistors MOSFET.Une attention spéciale a aussi été portée sur la modélisation des données électriques.Différents algorithmes sont utilisés pour extraire les paramètres clefs des dispositifs, leurs pertinences en fonction des dimensions sont discutées.Un modèle de l'évolution des coefficients piézorésistifs a été dérivé d'un modèle de transport pour les transistors à grilles multiple.Ce modèle permet de prévoir les variations des coefficients piézorésitifs avec la section (largeur et épaisseur du canal) pour un dispositif multigrille.Un effet qui n'est pas prévu par les théories standards pour les dispositifs à très faible section a été montré par les mesures, des hypothèses sont discutées pour expliquer cet effet. / This document is the result of my thesis work at the CEA-Leti Grenoble.It covers the evolution of the piezoresistive effect and the electrical transport properties of field effect transistor device against several variable such as geometry, temperature, internal stress....The focus of this work is to understand the effect brought by extreme reducing of channel and gate dimensions in MOSFET transistors.A special attention is given on electrical data modeling. Different algorithms are used to extract key parameters of devices and their viability against the device dimensions considered is discussed. A new piezoresistive coefficients model is drawn from a known mobility model,it allows to draw a reliable tendancy of piezoresistive variation against the cross section (channel width and thickness) of a given multigate device.An effect not accountable by standard theory for small cross section was shown by the measurements, and some hypothesis are made and discussed to explain whose results.

L’informatique joue un rôle de plus en plus prépondérant dans l’analyse et la compréhension des données biologiques. Dans cette thèse, nous présentons le problème de caractérisation multiple qui aborde, sous l’angle de l’optimisation combinatoire, la détection de souches bactériennes phytopathogènes. En effet, certaines bactéries sont responsables de pathologies sur une large gamme de cultures diminuant ainsi la valeur marchande des semences. Des tests de diagnostic peuvent être alors conçus et nécessitent l’identification de caractères observables discriminants. Nous avons développé plusieurs méthodes de résolution exactes (branch and bound et programmation linéaire) et approchées (métaheuristiques) afin de minimiser le nombre de caractères à traiter. Précisément, en considérant un sous-ensembles d’individus représentatifs de différents groupes, il s’agit d’établir pour chacun de ces groupes une caractérisation (sous forme de formule propositionnelle) permettant de distinguer les individus du groupe par rapport à ceux des autres groupes. Nous utilisons le terme (caractérisation multiple) pour rendre compte de l’aspect mutuel de ces discriminations au sens (un groupe versus le reste des groupes) et ce pour chaque groupe. Nos travaux ont été validés expérimentalement sur des jeux de données et une étude approfondie de la complexité de ce problème a été menée. / Computer science plays an increasingly important role in the analysis and understanding of biological data. In this thesis, we present the multiple characterization problem that addresses, as a combinatorial optimization problem, the detection of plant pathogenic bacterial strains. Indeed, some bacteria are responsible for diseases on a wide range of crops and decrease the market value of the seeds. Diagnostic tests can be designed and require the identification of discriminant observable characters. We have developed several exact methods (branch and bound, linear programming) and approximate (metaheuristics) to minimize the number of characters to deal with. Specifically, considering a subset of individuals representing different groups, the aim for each group is to find a characterization (as a propositional formula) to distinguish the individuals of the group compared to those of the other groups. We use the term “multiple characterization” to highlight the mutual aspect of theses discriminations in the sense “versus a group the other groups” and that for each group. Our work has been validated experimentally on data sets and an in-depth study of the problem’s complexity has been conducted.

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Avec une introduction pour le nœud technologique 28nm, l’architecture FDSOI planaire devient une alternative intéressante pour adresser les marchés microélectroniques nécessitant une faible voire très faible consommation d’énergie. Elle se différencie principalement grâce à sa technologie de polarisation arrière, dite Back-Bias, afin de moduler la tension de seuil des transistors avec une grande efficacité. Cette modulation permet alors d’adapter le fonctionnement du circuit pour augmenter les performances ou diminuer la consommation. En plus de l’utilisation de film de SOI minces propre à l’architecture, les substrats FDSOI nécessite l’intégration d’oxydes enterrés minces afin de rendre possible la modulation de tension de seuil. Dans ce manuscrit, nous présentons une étude de la fiabilité des oxydes enterrés minces à travers un ensemble de caractérisations électriques et physico-chimiques dans le but d’évaluer leur durée de vie et l’impact de leur dégradation sur les dispositifs. Dans un premier temps, nous donnerons les éléments nécessaires à la compréhension de la dégradation des oxydes dans un contexte d’applications microélectroniques. Les phénomènes évoqués seront alors appliqués aux oxydes enterrés à travers différentes méthodes de caractérisation. Dans un second temps, nous ferons un état de l’art de la fabrication des substrats FDSOI et comparons ainsi la qualité des UTBOX à un oxyde thermique SiO2 de référence par l’intermédiaire de la mesure de charge au claquage (QBD). Plusieurs optimisations seront alors proposées et évaluées pour améliorer cette fiabilité. Ensuite, à partir d’un suivi de la dégradation du volume de l’oxyde et des interfaces, nous chercherons à expliquer le vieillissement de ces oxydes en le rattachant au modèle de percolation. Enfin, nous évaluerons la fiabilité de transistors FDSOI et mesurerons l’impact de la dégradation de l’interface arrière sur leur fonctionnement. Lors de cette étude, nous ferons une comparaison de la fiabilité entre des dispositifs non-contraints et des dispositifs intégrant un canal de silicium contraint en tension réalisés sur des substrats sSOI. Les substrats sSOI sont prévus pour être utilisés sur un nœud technologique 10nm afin d’augmenter la performance des transistors NMOS. / With his introduction on a 28nm technology node, planar FDSOI becomes an excellent architecture to address Low-Power and Ultra-Low Power applications. One of the most interesting technologies is back-bias which enables strong multi-Vth management in order to increase performance or decrease power consumption. Thus, in addition to thin silicon film, FDSOI wafers integrate thin buried oxide to enable this Back-Bias technology. This manuscript presents the study of the reliability of UTBOX thorough electrical and physical characterizations in order to evaluate their lifetime and the impact of their degradation on the devices. First, we will talk about basics of oxide reliability applied to ultra-thin buried oxides and electrical characterization tools used to monitor their wear-out. Second, we describe state-of-the-art processes for FDSOI substrate fabrication and compare the reliability of UTBOX to thermal SiO2, especially by charge-to-breakdown measurements (QBD). By this way, several optimizations have been proposed to improve this reliability. Then, we have monitored bulk oxide and interface degradation of UTBOX to understand, explain and model the wear-out mechanism evolved in the percolation model of buried oxides. Finally, we present the degradation of the back interface and the impact on the characteristics of the transistor. In this context, we also compare standard unstrained FDSOI devices with tensely-strained FDSOI devices from sSOI substrates. This substrate is planned to take part of the 10nm FDSOI technology node in order to increase the performance of NMOS transistors.

La quantité d'informations sur Internet aujourd'hui accable la plupart des utilisateurs. La découverte d'informations pertinentes (p. Ex. Des nouvelles à lire ou des vidéos à regarder) prend du temps et est fastidieuse; pourtant, elle fait partie du travail quotidien d'au moins 80% des employés en Amérique du Nord. Plusieurs systèmes de filtrage d'informations pour le Web peuvent faciliter cette tâche pour les utilisateurs. Les exemples se retrouvent dans des familles telles que les réseaux sociaux, les systèmes de notation sociale et les systèmes de bookmarking social. Tous ces systèmes exigent que l'engagement de l'utilisateur fonctionne (par exemple, la soumission ou l'évaluation du contenu). Ils fonctionnent bien dans une communauté Internet, mais souffrent dans le cas des petites communautés. En effet, dans les petites communautés, l'apport des utilisateurs est plus rare. Nous nous concentrons sur les communautés d'un endroit qui sont des communautés qui regroupent les gens qui vivent, travaillent ou étudient dans la même région. Exemples de communautés d'un lieu: (i) les étudiants d'un campus, (ii) les personnes vivant dans un quartier ou (iii) les chercheurs travaillant sur le même site. Anecdote nous savons que seulement 0,3% des travailleurs contribuent quotidiennement à leur réseau social d'entreprise. Cette information montre qu'il ya un manque d'engagement des utilisateurs dans les communautés d'un endroit.Dans cette thèse, nous tirons parti de l'observation passive des communautés d'un endroit pour réduire les frais généraux pour les utilisateurs de participer à des systèmes de filtrage de l'information. Nous obtenons une nouvelle source riche d'informations que nous utilisons pour (i) concevoir WeBrowse, un outil de restauration de contenu pour les communautésLa quantité d'informations sur Internet aujourd'hui accable la plupart des utilisateurs. La découverte d'informations pertinentes (p. Ex. Des nouvelles à lire ou des vidéos à regarder) prend du temps et est fastidieuse; pourtant, elle fait partie du travail quotidien d'au moins 80% des employés en Amérique du Nord. Plusieurs systèmes de filtrage d'informations pour le Web peuvent faciliter cette tâche pour les utilisateurs. Les exemples se retrouvent dans des familles telles que les réseaux sociaux, les systèmes de notation sociale et les systèmes de bookmarking social. Tous ces systèmes exigent que l'engagement de l'utilisateur fonctionne (par exemple, la soumission ou l'évaluation du contenu). Ils fonctionnent bien dans une communauté Internet, mais souffrent dans le cas des petites communautés. En effet, dans les petites communautés, l'apport des utilisateurs est plus rare. Nous nous concentrons sur les communautés d'un endroit qui sont des communautés qui regroupent les gens qui vivent, travaillent ou étudient dans la même région. Exemples de communautés d'un lieu: (i) les étudiants d'un campus, (ii) les personnes vivant dans un quartier ou (iii) les chercheurs travaillant sur le même site. Anecdote nous savons que seulement 0,3% des travailleurs contribuent quotidiennement à leur réseau social d'entreprise. Cette information montre qu'il ya un manque d'engagement des utilisateurs dans les communautés d'un endroit. / The amount of information on the Internet today overwhelms most users. Discovering relevant information (e.g. news to read or videos to watch) is time-consuming and tedious and yet it is part of the daily job of at least 80% of the employees in North America. Several information filtering systems for the web can ease this task for users. Examples fall into families such as Social Networks, Social Rating Systems and Social Bookmarking Systems. All these systems require user engagement to work (e.g. submission or rating of content). They work well in an Internet-wide community but suffer in the case smaller communities. Indeed, in smaller communities, the users' input is more scarce. We focus on communities of a place that are communities that group people who live, work or study in the same area. Examples of communities of a place are: (i) the students of a campus, (ii) the people living in a neighborhood or (iii) researchers working in the same site. Anecdotally we know that only 0.3% of workers contribute daily to their corporate social network. This information shows that there is a lack of user engagement in communities of a place.

When scattering intensity is plotted against the dimensionless quantity qR, where q is the magnitude of the scattering wave vector and R is the radius of the particle, in log-log scale the scattering curve shows a power-law structure which defines characteristic crossovers. This work reveals some new relationships between the power-law structure and the particle properties. In this work, computer simulation results from T-matrix, Mie theory, and discrete dipole approximation methods are used to study the far field intensity and the internal field of the particles. Scattering by both weakly and strongly refractive particles are studied. For weakly refractive randomly oriented spheroidal particles, how the phasor cancellation-based tip volume method can be applied to predict the scattering envelope is demonstrated. The relationship between backscattering enhancement and the curvature of the weakly refractive particles is explained. In strongly-refractive particles when the phase shift parameter is high, regions with higher field amplitudes start to appear. These regions are recognized as the hot spot regions. In this work, a proper definition is given to the hot spot region. The relationships between the hot spot region and the power-law structure, between the hot spot region and the particle morphology, and between the power-law structure and the particle morphology are extensively studied for scattering by spherical particles. A new semi-quantitative phasor analysis method is introduced, and the new method is used with color-coded phasor plots to identify how different regions of the particle contribute to the scattering pattern to get an insight into the physics behind the scattering. How different regions of the particle contribute to the second crossover (SC) and the backscattering enhancement is presented. Relationships between the SC, particle size, and relative refractive index of the particle are derived. It was identified that the scattering angle at the SC depends only on the relative refractive index of the particle. How the findings of this work can be applied to solve the inverse electromagnetic scattering problem for a single non-absorbing spherical particle is also discussed.