Québec Université Laval, Bibliothèque 2018

Face aux besoins croissants pour une production agricole durable, les systems de culture évoluent vers des systèmes qui accomplissent des objectifs environnementaux et agricoles multiples. La recherche en conception de systèmes de cultures (CSC) s'intéresse à l'effet des pratiques et de l'environnement sur les systèmes de culture et leur performance. L'interaction entre production et services ecosystémiques, et la quantification de ces relations, sont un aspect clé de ce domaine de recherche. Une variété d'approches ont été théorisées, tels que l'utilisation de modèles et la mobilisation de connaissances expertes. Les modèles permettent de tester rapidement et à faible coût l'effet de pratiques agricoles dans une variété de conditions, mais l'application de conclusions théoriques à la parcelle peut être limitée par des contraintes locales ainsi que des obstacles à la communication chercheur-agriculteur. Mobiliser les agriculteurs et autres acteurs pertinents pour la CSC peut aider à surmonter ces obstacles ; cependant, cela limite l'innovation au cadre des connaissances expertes.L'objectif de cette thèse est de combiner la modélisation et des méthodes participatives pour une méthode de CSC qui exploite le potentiel de la modélisation numérique tout en s'assurant que les solutions proposées prennent en compte les contraintes environnementales et socioéconomiques. Après avoir revu l'état d'avancement de la recherche en prototypage et en CSC, nous proposons un cadre méthodologique divisé en quatre parties ; a) combiner une typologie des pratiques et un modèle conceptuel pour évaluer la diversité des pratiques, contraintes et trade-offs dans une zone de production ; b) acquérir des données de terrain pour quantifier les trade-offs pertinents entre production et services écosystémiques ; c) sélectionner et préparer un modèle numérique approprié pour simuler les effets des pratiques sur la production et l'apport de services ; et d) évaluer si l'interaction d'agriculteurs avec le modèle numérique peut générer des systèmes de culture potentiels qui répondraient aux objectifs agro-environnementaux posées (apport d'un service écosystémique) ainsi qu'être acceptables pour les agriculteurs qui les adapteraient à l'expérimentation dans leurs parcelles.The systèmes agroforestiers à base de café (cafés/arbres d'ombrage) du Costa Rica central ont étés le système de culture choisi pour répondre à ces questions. Les systèmes agroforestiers offrent de nombreuses occasions d'étudier et évaluer les services écosystémiques apportés, en plus de la production principale. L'association de deux cultures pérennes place l'évaluation de la performance à long terme et de la durabilité des systèmes au centre de la question. La culture du café au Costa Rica fait vivre une part importante de la population, et est aussi basée sur la gestion intensive d'une culture à haute valeur d'exportation, vulnérable aux fluctuations des prix sur le marché mondial ainsi qu'au changements climatiques. Des pentes raides et une saison des pluies importante créent des problèmes d'érosion significatifs ; cependant, certaines pratiques de contrôle de l'érosion (utilisation d'arbres d'ombrage et d'adventices) impactent la production de café. La réconciliation de ces deux aspects nous offrent l'occasion de tester notre cadre méthodologique dans une situation où une solide argumentation technique serait nécessaire pour encourager les expérimentations dans les parcelles. Enfin, le dernier chapitre porte une réflexion d'ensemble sur l'importance de choisir et préparer correctement un modèle agronomomique adéquat, les application potentielles de cette méthodologie, ainsi que les recommandations que nous avons pu effectuer en termes de pratiques de contrôle de l'érosion dans la zone d'étude. / In the face of increasing concerns about sustainability of agricultural production, cropping systemsare evolving towards systems that fulfill multiple agronomic and environmental objectives. Researchin cropping systems design (CSD) is concerned with studying the effect of farming practices oncropping systems and their performance. The interaction between production and ecosystemservices, and quantification of trade-offs between the two, is a key aspect of this research. A varietyof approaches have been theorized, such as use of models and mobilization of expert knowledge.Models allows fast and low-cost testing of the effect of farming practices under a variety ofconditions, but the application of theoretical outcomes to on-farm changes can be limited by localconstraints and researcher-farmer communication. Mobilizing farmers and other relevantstakeholders for CSD can help overcome these obstacles; however this limits innovation to the scopeof expert knowledge.The objective of this thesis is to combine modeling and participatory methods for a CSD frameworkthat harnesses the potential of numerical modeling while ensuring the proposed solutions take intoaccount socioeconomic and environmental constraints. After an overview of current advances inprototyping and CSD, we propose an methodological framework divided into four parts; a) combininga typology of farming practices and a conceptual model to appraise the diversity of farming practices,constraints and trade-offs at the plot scale in a defined production area; b) collection of field data forquantifying relevant trade-offs between production and ecosystem services; c) selecting andpreparing an appropriate numerical model for simulating the effects of farming practices onproduction and provision of ecosystem services; and d) evaluating whether the interaction of farmerswith a numerical model can generate candidate cropping systems that fulfill our agro-environmentalobjectives (provision of ecosystem service) as well as being suitable for the farmers who will adaptthem for on-farm experimentation.The coffee-based agroforestry systems (coffee/shade trees) of central Costa Rica were the chosenproduction system for answering these questions. Agroforestry systems offer plentiful opportunitiesfor valuing ecosystem services in addition to crop production; the combination of two perennialcrops brings long-term performance assessment and sustainability of the system to the heart of thequestion. Coffee cultivation in central Costa Rica concerns a large amount of livelihoods, but is alsobased on intensive management of a highly valued cash crop vulnerable to price fluctuations on theglobal market as well as climate change. Steep slopes and heavy rainfall also cause high levels of soilerosion; yet certain indirect erosion control practices (such as the use of shade trees of weeds) alsohave an impact on coffee production. The reconciliation of these two aspects offers the opportunityto test our methodological framework in situations where precise discussions onproduction/environment trade-offs are needed.Finally, in the last chapter we reflect on the importance of correctly choosing and preparing the rightmodel for the job, potential application of this methodology, as well as the recommendations wereable to make in terms of erosion control practices in the study area.

La complexité d'un système et les approximations de modélisation qui en résultent, le caractère aléatoire des perturbations externes ainsi que la dispersion des paramètres de conception autour de leur valeur nominale sont autant de raisons qui amènent à remettre en cause les approches déterministes qui supposent une connaissance parfaite du système et de son environnement. La n´ecessité de concevoir des systèmes robustes nous conduit à élaborer des modèles statistiques qui permettent de gérer les incertitudes, et en particulier l'apparition de valeurs extrêmes à la sortie des systèmes. La modélisation des valeurs extrêmes et la protection d'un système vis-à-vis de ces évènements revêt un intérêt particulier, puisque ces valeurs extrêmes peuvent correspondre à des violations du cahier des charges, voire à des destructions du système. L'objectif de ce mémoire est de mettre en place des outils pour étudier les performances d'un dispositif lorsqu'il est sollicité à la limite du fonctionnement normalement prévu. Une valeur extrême est en général un évènement rare qui nécessite a priori de faire un grand nombre d'expériences avant d'être observé. Cependant, de telles expériences, ou les simulations qui sont de plus en plus utilisées pour les remplacer, sont souvent coûteuses. Il est donc souhaitable de caractériser les valeurs extrêmes à partir d'un petit nombre d'expériences ou de simulations. Concrètement, nous étudions la modélisation des queues de probabilité, l'estimation d'une faible probabilité de défaillance et l'estimation du pire cas de fonctionnement d'un système.

Actuellement, la complexité des systèmes embarqués nécessite des nouvelles méthodologies de développement. Des méthodologies au niveau système sont proposées pour traiter la complexité, utilisant comme point de départ des descriptions de plus haut niveau qui au niveau transfert de registre (register transfer level - RTL). Les outils d'estimation de performance sont une importante partie des méthodologies au niveau système, parce qu'ils aident dans les décisions de projet dans les étapes initiales. Cette thèse propose des méthodes d'estimation de performance intégrées dans le flot de conception ROSES. En raison de l'augmentation du nombre des processeurs intégrés dans une puce, on nécessite de plus en plus des outils pour l'estimation de performance du logiciel. Pour guider la sélection du processeur au niveau de la spécification, on propose l'utilisation des réseaux neuronaux pour estimer rapidement la performance du logiciel. Après le raffinage des interfaces matériels et logiciels, on utilise des prototypes virtuels pour analyser la performance de l'architecture au niveau de bus fonctionnel. Le prototype virtuel est généré automatiquement a partir de la description ROSES, en permettent l'analyse de performance intégré des composants logiciel et matériel. La méthodologie proposée dans ce travail a été évalué par une étude de cas d'un encodeur MPEG4.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du développement d'outils d'aide à la décision pour la configuration des lignes d'usinage modulaires à partir d'équipements standard. Le problème de configuration se pose en termes de sélection d'un sous-ensemble d'unités d'usinage et de leur affectation aux postes de travail définissant ainsi la structure de la ligne. Le problème revient à trouver la meilleure solution en termes de coût de mise en oeuvre en prenant en compte différents types de contraintes : productivité minimum à assurer, précédence, incompatibilité et capacité de stations et ligne. Le cœur de la thèse est dédié à l'étude des lignes avec un mode d'activation parallèle des unités d'usinage dans les stations. Dans ce cas, le début d'un cycle est marqué par l'enclenchement simultané de toutes les unités d'usinage de la ligne. Pour ce problème, nous avons proposé un modèle générique pour une approche par programmation par contraintes et deux modèles linéaires en nombres entiers.

Actuellement l'accessibilité aux installations immersives existantes n'est pas systématiquement garantie pour les personnes en situation de handicap, et si elle l'est, ces dernières ne traitent pas les besoins et intérêts de ces personnes. Dans une démarche inclusive de conception et d'implémentation, cette thèse aborde la problématique liée au handicap et ses enjeux dans le contexte de mise en place de ce type d'installations tout en essayant d'identifier les éléments à prendre en considération pour leur permettre de vivre une expérience pleinement immersive et qui tient compte de la spécificité de leur expérience corporelle En premier lieu une revue de la littérature est réalisée dans le but d'explorer les pistes de la résolution de cette question de recherche. Il s'agit d'une tentative de cadrer théoriquement le handicap et son contexte avec le processus de production de handicap, et d'identifier les principaux chaînons relatifs aux installations immersives et interactives accessibles, leurs types, ainsi que les approches de recherches et design possibles. Pour répondre aux besoins spécifiques des personnes en situation de handicap dans les différentes phases de conception de ce projet, une approche participative centrée sur eux a été proposée. Le travail débute par une étude qualitative pour comprendre et articuler les enjeux du handicap en lien avec le quotidien des personnes ayant des incapacités dans le but de prévoir les interactions de ces individus face au risque fort présent dans leur vie. Cette étude qualitative, qui a permis de définir le processus de gestion de risque et de prise de décision des personnes en situation d'handicap, reflète le comportement potentiel des participants dans les environnements immersifs et interactifs. Les retombées de cette étude qualitative ont alimenté le concept de l'installation qui sera implémenté à la fin de ce projet. Ce concept a fait l'objet d'un processus de co-création qui se compose de plusieurs étapes. D'abord un focus group a été entamé dans le but d'identifier les éléments à considérer tout en impliquant les participants en vue de son enrichissement et sa validation. À la fin de cette séance de co-création, un concept d'installation validé par les personnes en situation de handicap a été mis en place. Par la suite, ce concept a été implanté suivant un processus itératif pour créer l'installation proprement dites, prête à être expérimentée. Finalement, une évaluation de cette approche est présentée, en plus de la description de l'installation telle que réalisée, ainsi que les principales contributions de ce travail de recherche qui sont : 1) Définition du processus de gestion de risque pris en charge par les personnes en situation du handicap ; 2) Identification des éléments clés pour la mise en place des installations immersives et interactives pour les personnes en situation du handicap ; 3) Proposition d'une méthode de conception participative, centrée sur l'utilisateur, qui est inspiré du concept du "design thinking". / In this thesis, we discuss the issue of disability and its challenges in the context of setting up immersive and interactive installations for people with disabilities. First the literature is examined in order to frame the concept of disability theoretically within the Disability Creation Process (Fougeyrollas et al., 2018) and also to explore earlier efforts solve this research question. Secondly, a participatory design method for developing immersive and interactive installation centered on the needs of people with disability is proposed. A qualitative study was undertaken with a broad cross-section of people with disabilities to determine their degree of comfort with an initial installation concept, that of exploring feelings of vertigo. This led to a study of the perception of risk in the daily lives of people with disability, which in turn highlighted the fact that people with disability are not, in general, attracted to experience situations that appear to present risks, but rather look for experiences that offer relaxation. This observation led to a reformulation of the installation design. The new design was then evaluated and the concept improved via the work of a co-design focus group involving both people with disability and other experts. Finally, an installation based on the concept as updated by the focus group was created. A broad public including both people with disability and those without was invited to participate in the installation, and a qualitative evaluation of their experiences was undertaken and analysed. Finally, an assessment of the design method and its challenges and impacts was carried out and general conclusions developed as a result. The main contribution of this thesis are: 1) Identification of the structured risk management process undertaken by people with disability in their daily lives ; 2) Identification of the key elements needed to implement an immersive interactive installation for people with disability ; 3) Development of an end-to-end co-creative methodology for designing interactive and immersive multi-sensory virtual reality experiences with a particular focus on people with disability.

Face à l'évolution incessante des systèmes d'informations et de leur complexité croissante, l'enjeu, sans nul doute le plus important dans les années à venir, est de construire le « parfait » système d'informations ou du moins maintenir un système d'informations cohérent, compréhensible, non impossible à gérer et au sein duquel les labyrinthes ne conduisent pas à des impasses ou nulle part. Longtemps cantonnées dans une vision purement informatique, les organisations ne peuvent se passer d'une approche qui englobe aussi bien le monde des métiers que celui de l'informatique. Adopter une vision par processus métier, au lieu de celle par projet, par application ou par besoin isolé, contribuera certainement à instaurer un langage commun à travers lequel les responsables métiers et les techniciens de l'information communiquent et font correspondre leurs perceptions globales de la réalité opérationnelle de l'entreprise et ses conséquences sur les visions organisationnelle et informationnelle dont ils ont respectivement la charge. Cependant, la prolifération des méthodes et des outils de modélisation et leur complexité ne facilitent guère cette unification des vues. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux processus métier et à leur modélisation. Le but de cette étude est de présenter un échantillon des méthodes et des outils disponibles sur le marché et traitant de la modélisation des processus métier, et de s'en inspirer afin de proposer les principes d'une nouvelle méthode qui soit simple, facile à utiliser et surtout applicable dans son intégralité. Cet objectif de simplicité, de facilité et d'intégralité émane principalement du constat que les méthodes actuelles sont trop complexes pour l'usager, soit par le langage utilisé, souvent sophistiqué ou trop technique, soit par leur recherche d'universalité (être applicables à tous les cas et à toutes les organisations). Ensuite, nous avons appliqué la méthode, proposée, à un cas réel afin de nous permettre de détecter les points forts, les points faibles ainsi que la perception des acteurs qui ont participé à l'application de la méthode. Un bilan sur les apports de la méthode proposée ainsi que ses limites et ses perspectives est fourni en conclusion.

Les architectures multiprocesseurs de systèmes sur puce permettent de réaliser un nombre croissant de fonctions en logiciel, ce qui multiplie le nombre d'interfaces entre le logiciel et le matériel. Cette interface est représentée de différentes façons au sein des modèles, selon leur niveau d'abstraction : à haut niveau, un canal abstrait est utilisé ; plus près de l'implémentation, plusieurs composants d'adaptation et de communication composent l'interface. La conception assistée des systèmes multiprocesseurs repose donc sur la maîtrise de l'interface logiciel-matériel à plusieurs niveaux d'abstraction. Dans cette thèse, le concept de service est utilisé pour abstraire les caractéristiques de communication et de performance des interfaces. Une structure de données permet de capturer ces caractéristiques et de développer des outils d'analyse et de génération d'interfaces. Une étude de cas illustre l'exploration d'architecture par la génération de prototypes virtuels en SystemC.

Dans le cadre du projet multidisciplinaire DocPatient (2002/2005), nous avons travaillé sur le dossier patient électronique hospitalier en collaboration avec un site pilote (le service de médecine néonatale et de réanimation pédiatrique polyvalente dirigé par le Docteur G. Krim du Centre Hospitalier Universitaire (CHU) d'Amiens) et un partenaire industriel (la société Uni-médecine). <br />Nous avons observé les pratiques des professionnels de santé avec les documents papier et numériques. Ces derniers leur permettent de collaborer, de partager des connaissances sur les patients, sur leurs activités et de communiquer de manière asynchrone. On retrouve dans les documents papier de nombreuses annotations alors que sur support numérique cette fonctionnalité n'existe généralement pas. Nous avons donc étudié cette pratique et remarqué que les annotations sont elles aussi des supports essentiels à la collaboration des professionnels de santé, notamment pour la création et la maintenance d'une compréhension partagée des patients et d'une certaine conscience collective des activités du groupe. Finalement, notre mission dans le projet a consisté à comprendre pourquoi et comment les professionnels de santé annotent et à spécifier cette fonctionnalité sur support numérique.<br />Nous avons étudié les fonctionnalités des logiciels d'annotations existants, nous les avons comparées avec les pratiques d'annotations médicales papier, ce qui nous a permis de choisir un ensemble de fonctionnalités que nous avons implémentées dans une maquette, DocAnnot. Afin de valider nos réflexions, nous avons réalisé une évaluation de cette maquette dans notre site pilote. Nous avons ensuite construit un modèle conceptuel de l'activité d'annotations et de l'objet annotation. Nous avons cherché, pour finir, à abstraire ce modèle pour en proposer un qui est indépendant du domaine médical.

Les technologies électroniques actuelles offrent la possibilité de réaliser des systèmes sur puce (SoC). Les méthodologies doivent s'adapter à ce nouveau cadre de conception afin de tirer profit des capacités que présentent les SoC.<br />Dans ce contexte, le thème émergent de radio logicielle a pour rôle de répondre à une diversité de fonctionnalités et de standards de télécommunication sans fil à l'aide d'une interface matérielle unique.<br /><br />L'objet de cette thèse est d'élaborer des méthodologies et des outils contribuant au dimensionnement et à la synthèse systématique d'un module analogique/numérique dédié à des applications radio logicielle.<br />Les aspects modélisation et prototypage d'une tête de réception mixte constituent les principales contributions de ce travail. Un exemple de dimensionnement d'une tête de réception mixte répondant aux standards GSM et UMTS est développé. La simulation globale de ce système ainsi que son implémentation matérielle sont proposées.