The thesis focuses on two open problems on finite partially ordered sets: the structure of order polytopes and the approximation of the number of linear extensions of a poset by mean of graph entropy. The polytopes considered here are the linear ordering polytope, the semiorder polytope, the interval order polytope, the partial order polytope and also a generalisation of the linear ordering polytope: the linear extension polytope of a fixed poset P. Various results on the structure of theses polytopes are proved in the first part of the thesis. In the second part of the thesis, we improve the existing bounds linking the entropy of the incomparability graph of the poset P and its number of linear extension. / Le but de la thèse est d'étudier deux problèmes ouverts sur les ensembles ordonnés finis: la structure des polytopes d'ordre et l'approximation du nombre d'extensions linéaires d'un ordre partiel au moyen de la notion d'entropie de graphe. Les polytopes considérés sont le polytope des ordres totaux, le polytope des semiordres, le polytope des ordres d'intervalles, le polytope des ordres partiels, ainsi qu'une généralisation du polytope des ordres totaux: le polytope des extensions linéaires d'un ensemble ordonné fixé P. Des résultats sur la structure de ces polytopes sont présentés dans la première partie de la thèse. Dans la deuxième partie de la thèse, nous améliorons les bornes existantes liant l'entropie du graphe d'incomparabilité d'un ordre partiel et son nombre d'extensions linéaires. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les méthodes d'assimilation de données sont en constante évolution pour s'adapter aux problèmes à résoudre dans les multiples domaines d’application. En sciences de l'atmosphère, chaque nouvel algorithme a d'abord été implémenté sur des modèles de prévision numérique du temps avant d'être porté sur des modèles de chimie atmosphérique. Ce fut le cas des méthodes variationnelles 4D et des filtres de Kalman d'ensemble par exemple. La nouvelle génération d'algorithmes variationnels d'ensemble quadridimensionnels (EnVar 4D) ne fait pas exception. Elle a été développée pour tirer partie des deux approches variationnelle et ensembliste et commence à être appliquée au sein des centres opérationnels de prévision numérique du temps, mais n'a à ce jour pas été testée sur des modèles opérationnels de chimie atmosphérique.En effet, la complexité de ces modèles rend difficile la validation de nouvelles méthodes d’assimilation. Il est ainsi nécessaire d'avoir à disposition des modèles d’ordre réduit, qui doivent être en mesure de synthétiser les phénomènes physiques à l'{oe}uvre dans les modèles opérationnels tout en limitant certaines des difficultés liées à ces derniers. Un tel modèle, nommé L95-GRS, a donc été développé. Il associe la météorologie simpliste du modèle de Lorenz-95 à un module de chimie de l'ozone troposphérique avec 7 espèces chimiques. Bien que de faible dimension, il reproduit des phénomènes physiques et chimiques observables en situation réelle. Une méthode d'assimilation de donnée, le lisseur de Kalman d'ensemble itératif (IEnKS), a été appliquée sur ce modèle. Il s'agit d'une méthode EnVar 4D itérative qui résout le problème non-linéaire variationnel complet. Cette application a permis de valider les méthodes EnVar 4D dans un contexte de chimie atmosphérique non-linéaire, mais aussi de soulever les premières limites de telles méthodes.Fort de cette expérience, les résultats ont été étendus au cas d’un modèle réaliste de prévision de pollution atmosphérique. Les méthodes EnVar 4D, via l'IEnKS, ont montré leur potentiel pour tenir compte de la non-linéarité du modèle de chimie dans un contexte maîtrisé, avec des observations synthétiques. Cependant, le passage à des observations réelles d'ozone troposphérique mitige ces résultats et montre la difficulté que représente l'assimilation de données en chimie atmosphérique. En effet, une très forte erreur est associée à ces modèles, provenant de sources d'incertitudes variées. Deux démarches doivent alors être entreprises pour pallier ce problème.Tout d’abord, la méthode d’assimilation doit être en mesure de tenir compte efficacement de l’erreur modèle. Cependant, la majorité des méthodes sont développées en supposant au contraire un modèle parfait. Pour se passer de cette hypothèse, une nouvelle méthode a donc été développée. Nommée IEnKF-Q, elle étend l'IEnKS au cas avec erreur modèle. Elle a été validée sur un modèle jouet, démontrant sa supériorité par rapport à des méthodes d'assimilation adaptées naïvement pour tenir compte de l’erreur modèle.Toutefois, une telle méthode nécessite de connaître la nature et l'amplitude exacte de l'erreur modèle qu'elle doit prendre en compte. Aussi, la deuxième démarche consiste à recourir à des outils statistiques pour quantifier cette erreur modèle. Les algorithmes d'espérance-maximisation, de emph{randomize-then-optimize} naïf et sans biais, un échantillonnage préférentiel fondé sur l'approximation de Laplace, ainsi qu'un échantillonnage avec une méthode de Monte-Carlo par chaînes de Markov, y compris transdimensionnelle, ont ainsi été évalués, étendus et comparés pour estimer l'incertitude liée à la reconstruction du terme source des accidents des centrales nucléaires de Tchernobyl et Fukushima-Daiichi.Cette thèse a donc enrichi le domaine de l'assimilation de données EnVar 4D par ses apports méthodologiques et en ouvrant la voie à l’application de ces méthodes sur les modèles de chimie atmosphérique / Data assimilation methods are constantly evolving to adapt to the various application domains. In atmospheric sciences, each new algorithm has first been implemented on numerical weather prediction models before being ported to atmospheric chemistry models. It has been the case for 4D variational methods and ensemble Kalman filters for instance. The new 4D ensemble variational methods (4D EnVar) are no exception. They were developed to take advantage of both variational and ensemble approaches and they are starting to be used in operational weather prediction centers, but have yet to be tested on operational atmospheric chemistry models.The validation of new data assimilation methods on these models is indeed difficult because of the complexity of such models. It is hence necessary to have at our disposal low-order models capable of synthetically reproducing key physical phenomenons from operational models while limiting some of their hardships. Such a model, called L95-GRS, has therefore been developed. It combines the simple meteorology from the Lorenz-95 model to a tropospheric ozone chemistry module with 7 chemical species. Even though it is of low dimension, it reproduces some of the physical and chemical phenomenons observable in real situations. A data assimilation method, the iterative ensemble Kalman smoother (IEnKS), has been applied to this model. It is an iterative 4D EnVar method which solves the full non-linear variational problem. This application validates 4D EnVar methods in the context of non-linear atmospheric chemistry, but also raises the first limits of such methods.After this experiment, results have been extended to a realistic atmospheric pollution prediction model. 4D EnVar methods, via the IEnKS, have once again shown their potential to take into account the non-linearity of the chemistry model in a controlled environment, with synthetic observations. However, the assimilation of real tropospheric ozone concentrations mitigates these results and shows how hard atmospheric chemistry data assimilation is. A strong model error is indeed attached to these models, stemming from multiple uncertainty sources. Two steps must be taken to tackle this issue.First of all, the data assimilation method used must be able to efficiently take into account the model error. However, most methods are developed under the assumption of a perfect model. To avoid this hypothesis, a new method has then been developed. Called IEnKF-Q, it expands the IEnKS to the model error framework. It has been validated on a low-order model, proving its superiority over data assimilation methods naively adapted to take into account model error.Nevertheless, such methods need to know the exact nature and amplitude of the model error which needs to be accounted for. Therefore, the second step is to use statistical tools to quantify this model error. The expectation-maximization algorithm, the naive and unbiased randomize-then-optimize algorithms, an importance sampling based on a Laplace proposal, and a Markov chain Monte Carlo simulation, potentially transdimensional, have been assessed, expanded, and compared to estimate the uncertainty on the retrieval of the source term of the Chernobyl and Fukushima-Daiichi nuclear power plant accidents.This thesis therefore improves the domain of 4D EnVar data assimilation by its methodological input and by paving the way to applying these methods on atmospheric chemistry models

Registration of a group of images generally only gives a pointwise, dense correspondence defined over the whole image plane or volume, without having any specific description of any common structure that exists in every image. Furthermore, identifying tissue classes and structures that are significant across the group is often required for analysis, as well as the correspondence. The overall aim is instead to perform registration, segmentation, and modelling simultaneously, so that the registration can assist the segmentation, and vice versa. However, structural information does play a role in conventional registration, in that if the registration is successful, it would be expected structures to be aligned to some extent. Hence, we perform initial experiments to investigate whether there is explicit structural information present in the shape of the registration objective function about the optimum. We perturbed one image locally with a diffeomorphism, and found interesting structure in the shape of the quality of fit function. Then, we proceed to add explicit structural information into registration framework, using various types of structural information derived from the original intensity images. For the case of MR brain images, we augment each intensity image with its own set of tissue fraction images, plus intensity gradient images, which form an image ensemble for each example. Then, we perform groupwise registration by using these ensembles of images. We apply the method to four different real-world datasets, for which ground-truth annotation is available. It is shown that the method can give a greater than 25% improvement on the three difficult datasets, when compared to using intensity-based registration alone. On the easier dataset, it improves upon intensity-based registration, and achieves results comparable with the previous method.

Les inondations sont un risque naturel majeur pour les biens et les personnes. Prévoir celles-ci, informer le grand public et les autorités sont de la responsabilité des services de prévision des crues. Pour ce faire ils disposent d'observations in situ et de modèles numériques. Néanmoins les modèles numériques sont une représentation simplifiée et donc entachée d'erreur de la réalité. Les observations quant à elle fournissent une information localisée et peuvent être également entachées d'erreur. Les méthodes d'assimilation de données consistent à combiner ces deux sources d'information et sont utilisées pour réduire l'incertitude sur la description de l'état hydraulique des cours d'eau et améliorer les prévisisons. Ces dernières décennies l'assimilation de données a été appliquée avec succès à l'hydraulique fluviale pour l'amélioration des modèles et pour la prévision des crues. Cependant le développement de méthodes d'assimilation pour la prévision en temps réel est contraint par le temps de calcul disponible et par la conception de la chaîne opérationnelle. Les méthodes en question doivent donc être performantes, simples à implémenter et peu coûteuses. Un autre défi réside dans la combinaison des modèles hydrauliques de dimensions différentes développés pour décrire les réseaux hydrauliques. Un modèle 1D est peu coûteux mais ne permet pas de décrire des écoulement complexes, contrairement à un modèle 2D. Le simple chainage des modèles 1D et 2D avec échange des conditions aux limites n'assure pas la continuité de l'état hydraulique. Il convient alors de coupler les modèles, tout en limitant le coût de calcul. Cette thèse a été financée par la région Midi-Pyrénées et le SCHAPI (Service Central d'Hydrométéorolgie et d'Appui à la Prévisions des Inondations) et a pour objectif d'étudier l'apport de l'assimilation de données et du couplage de modèles pour la prévision des crues. Elle se décompose en deux axes : Un axe sur l'assimilation de données. On s'intéresse à l'émulation du filtre de Kalman d'Ensemble (EnKF) sur le modèle d'onde de crue. On montre, sous certaines hypothèses, qu'on peut émuler l'EnKF avec un filtre de Kalman invariant pour un coût de calcul réduit. Dans un second temps nous nous intéressons à l'application de l'EnKF sur l'Adour maritime avec un modèle Saint-Venant. Nous en montrons les limitations dans sa version classique et montrons les avantages apportés par des méthodes complémentaires d'inflation et d'estimation des covariances d'erreur d'observation. L'apport de l'assimilation des données in situ de hauteurs d'eau sur des cas synthétiques et sur des crues réelles a été démontré et permet une correction spatialisée des hauteurs d'eau et des débits. En conséquence, on constate que les prévisions à court terme sont améliorées. Nous montrons enfin qu'un système de prévisions probabilistes sur l'Adour dépend de la connaissance que l'on a des forçages amonts ; un axe sur le couplage de modèles hydrauliques. Sur l'Adour 2 modèles co-existent : un modèle 1D et un modèle 2D au niveau de Bayonne. Deux méthodes de couplage ont été implémentées. Une première méthode, dite de "couplage à interfaces", combine le 1D décomposé en sous-modèles couplés au 2D au niveau frontières liquides de ce dernier. Une deuxième méthode superpose le 1D avec le 2D sur la zone de recouvrement ; le 1D force le 2D qui, quand il est en crue, calcule les termes d'apports latéraux pour le 1D, modélisant les échanges entre lit mineur et lit majeur. Le coût de calcul de la méthode par interfaces est significativement plus élevé que celui associé à la méthode de couplage par superposition, mais assure une meilleure continuité des variables. En revanche, la méthode de superposition est immédiatement compatible avec l'approche d'assimilation de données sur la zone 1D. / Floods represent a major threat for people and society. Flood forecasting agencies are in charge of floods forecasting, risk assessment and alert to governmental authorities and population. To do so, flood forecasting agencies rely on observations and numerical models. However numerical models and observations provide an incomplete and inexact description of reality as they suffer from various sources of uncertianties. Data assimilation methods consists in optimally combining observations with models in order to reduce both uncertainties in the models and in the observations, thus improving simulation and forecast. Over the last decades, the merits of data assimilation has been greatly demonstrated in the field of hydraulics and hydrology, partly in the context of model calibration or flood forecasting. Yet, the implementation of such methods for real application, under computational cost constraints as well as technical constraints remains a challenge. An other challenge arises when the combining multidimensional models developed over partial domains of catchment. For instance, 1D models describe the mono-dimensional flow in a river while 2D model locally describe more complex flows. Simply chaining 1D and 2D with boundary conditions exchange does not suffice to guarantee the coherence and the continuity of both water level and discharge variables between 1D and 2D domains. The solution lies in dynamical coupling of 1D and 2D models, yet an other challenge when computational cost must be limited. This PhD thesis was funded by Midi-Pyrénées region and the french national agency for flood forecasting SCHAPI. It aims at demonstrating the merits of data assimilation and coupling methods for floof forecasting in the framework of operational application. This thesis is composed of two parts : A first part dealing with data assimilation. It was shown that, under some simplifying assumptions, the Ensemble Kalman filter algorithm (EnKF) can be emulated with a cheaper algorithm : the invariant Kalman filter. The EnKF was then implemented ovr the "Adour maritime" hydraulic network on top of the MASCARET model describing the shallow water equations. It was found that a variance inflation algorithm can further improve data assimlation results with the EnKF. It was shown on synthetical and real cases experiments that data assimilation provides an hydraulic state that is in great agreement with water level observations. As a consequence of the sequential correction of the hydraulic state over time, the forecasts were also greatly improved by data assimilation over the entire hydraulic network for both assimilated and nonassimilated variables, especially for short term forecasts. It was also shown that a probabilistic prediction system relies on the knowledge on the upstream forcings ; A second part focusses on hydraulic models coupling. While the 1D model has a great spatial extension and describes the mono-dimensional flow, the 2D model gives a focus on the Adour-Nive confluence in the Bayonne area. Two coupling methods have been implemented in this study : a first one based on the exchange of the state variables at the liquid boundaries of the models and a second one where the models are superposed. While simple 1D or chained 1D-2D solutions provide an incomplete or discontinuous description of the hydraulic state, both coupling methods provide a full and dynamically coherent description of water level and discharge over the entire 1D-2D domain. On the one hand, the interface coupling method presents a much higher computational cost than the superposition methods but the continuity is better preserved. On the other hand, the superposition methods allows to combine data assimilation of the 1D model and 1D-2D coupling. The positive impact of water level in-situ observations in the 1D domain was illustrated over the 2D domain for a flood event in 2014.

Cette thèse propose une lecture historique du statut du musicien dans la cité – entendue comme une communauté politique organisée autour de la volonté du vivre-ensemble –, selon la conception qu’en avait les anciens Grecs. L’étude de la fonction sociale du musicien depuis la préhistoire a permis de dégager aujourd'hui un nouveau paradigme : celui de médiateur ou de médium, en prise avec un milieu éco-techno-symbolique qu’il contribue à transformer, en rendant visibles les êtres humains qui l’habitent et en particulier les personnes marginalisées, exclues de la société ou en situation de vulnérabilité. L’éclairage probant des neurosciences autour du phénomène musical vient renforcer cette idée que la musique, en tant que langage du corps, peut agir concrètement sur les individus, sans cependant réduire l’humain à des considérations purement neuronales qui expliqueraient la contemplation ou la création de l’œuvre d’art comme le prétend la neuroesthétique. / This doctoral thesis put forward an historical reading of the musician’s status in the city. The ancient Greeks had another approach of the city, known as a political community organised around the willingness of « the community life ». The study of the musician’s social status since prehistory has allowed nowadays to shed light on a new paradigm. The musician became a mediator or a medium in conjunction with an economical, technological and symbolic environment, he contributes to a transformation, which makes visible the human beings inside the environment, in particular those marginalised, banned from the society or in situation of vulnerability. The neurosciences highlight this matter by strengthening this phenomenon. Indeed, the music considered as a body language can genuinely operate on people without reducing the human beings to neuronal attentions which can explain the contemplation or the creation of the art work, as neuroesthetics claim.

Concevoir et habiter un quartier dit durable. Injonctions écologiques et dynamiques collectives à Beauregard (Rennes) et Les Brichères (Auxerre) L'aménagement des villes constitue un enjeu crucial pour la mise en œuvre d'un développement durable. Les discours politiques font désormais de la ville durable l'horizon de la transition des espaces urbains actuels, en cherchant à davantage prendre en compte les enjeux écologiques, sociaux, économiques et de gouvernance. Dans ce contexte, les projets de quartiers dits durables se multiplient en France depuis quelques années, constituant tant des « vitrines » que des « laboratoires » d'expérimentation de ce développement urbain durable. Les concepteurs de ces quartiers dits durables cherchent à créer un « nouvel art de vivre ensemble », s'appuyant sur des modes d'habiter plus écologiques et valorisant la vie collective dans ces quartiers. Dans cette thèse nous interrogeons les principes de conception de ces projets, et notamment la projection des modes d'habiter, que nous confrontons aux pratiques réelles des habitants. Notre recherche croise trois niveaux d'analyse. Les appels à projets, en mettant en avant des « bonnes pratiques » et des objectifs d' « exemplarité », participent d'une standardisation de la conception autour de quelques principes et dispositifs, notamment techniques. Dans ces appels à projets comme dans les projets locaux, les quartiers dits durables ont pour ambition de faire évoluer les modes d'habiter. Ils sont pensés au travers de la figure d'un habitant-type adhérant au projet écologique, responsabilisé dans ses pratiques individuelles et investi dans la vie collective. Dans deux quartiers que nous avons analysés, à Beauregard (Rennes) et Les Brichères (Auxerre), des dispositifs d'incitation comportementale sont mis en œuvre. Leur appréhension par les habitants, et les formes d'appropriation dépendent des trajectoires sociales et résidentielles. C'est en effet selon qu'ils aient choisi ou non de s'installer dans ces quartiers que les habitants adhèrent au projet écologique véhiculé par le projet urbain. Quartiers durables ; développement durable ; vivre ensemble ; injonctions écologiques ; bonnes pratiques ; projet urbain ; mode d'appropriation / Designing and living in a sustainable neighbourhood. Ecological orders and collective dynamics in Beauregard (Rennes) and Les Brichères (Auxerre) Urban planning is a key issue to implement sustainable development. Political discourses make sustainable city the goal of the transition of today's urban spaces looking for a better coverage of ecological, social, economic and governance issues.In this context, the number of so-called sustainable districts projects has been growing in France for the last few years, being both “showcases” and “laboratories” of experimentation of this urban sustainable development. Designers of these so-called sustainable districts are aiming to create a “new art of living together” by relying on more ecological ways of inhabiting and by enhancing a neighborhood collective living. In this thesis, we question the design principles of these projects, and specifically the idea of the ways of inhabiting that we confront to the real practices of the inhabitants. Our research crosses three levels of analysis. Calls for projects, putting forward “best practices” and objectives of exemplarity”, contribute to a standardization of conception around a few principles and devices, especially technical ones. In these calls for projects as in local projects, so-called sustainable neighborhoods have the ambition to change the ways of inhabiting. They are considered trough a typical inhabitant ways, embracing the ecological project, made responsible in his individual practices and invested in the neighborhood collective life. In two neighbourhoods we analyzed, Beauregard in Rennes and Les Brichères in Auxerre, devices of behavior incitation are set. Their understanding and appropriation by the inhabitants depend on social and residential trajectory. Indeed, it's whether they have chosen to move in these neighborhoods that the inhabitants embrace the ecological project conveyed by the urban project. Sustainable neighborhoods; sustainable development; living together; ecological orders; best practices; urban project; mode of appropriation

Le financement de projet est toujours présenté comme une technique financière permettant de réaliser des ouvrages de grande envergure. Il en résulte qu'il est une solution appropriée pour les projets qui demandent des fonds considérables pour sa réalisation et qui peuvent être externalisés sans que le poids de l’endettement pèse sur le bilan du promoteur du projet. Il peut être défini comme l’opération qui se caractérise par la mise à disposition d’une entité intermédiaire, dite entité de projet ad hoc, des fonds nécessaires pour la réalisation d’un projet spécifique où les bailleurs de fonds acceptent de limiter, en tout ou en partie, leurs recours au titre du remboursement de leurs prêts, sur les revenus engendrés par l’exploitation du projet ainsi que sur les autres actifs de celui-ci. Ce type de financement révèle l’existence d’un ensemble contractuel adéquat permettant, en même temps, de maîtriser les risques du projet et impliquant un régime qui lui est propre. / Project Finance is always presented as a financial technique which allows to carry out works of great scale. It is a suitable solution for projects which require considerable funds in order to be accomplished and which can be outsourced avoiding the weight of the debt weighing on the balance sheet of the sponsor of the project. It can be defined as an operation in which there is a provision of the required funds for the realization of a specific project by an intermediate entity, known as the “ad hoc project entity”. In such operation the lenders agree to limit, totally or partly, the reimbursement of their loans to the incomes generated by the exploitationof the project as well as to the other assets of such project. This kind offinancing reveals the existence of an adequate “contractual unit” which allows, at the same time, to control the risks of the project and which implies its own legal regime.

Cette thèse porte sur la réalisation d'un processeur quantique hybride, dans lequel les degrés de liberté collectifs d'un ensemble de spins sont utilisés comme une mémoire quantique multimode pour les qubits supraconducteurs. Nous concevons un protocole capable de stocker et de récupérer à la demande les états d'un grand nombre de qubits dans un ensemble de spin et nous démontrons les briques de bases des opérations mémoires avec des centres NV dans le diamant. Le protocole repose sur le couplage des spins à un résonateur à fréquence et facteur de qualité accordable. Les états quantiques sont écrits par absorption résonante d'un photon micro-ondes dans l'ensemble de spins, et lus par application d'une séquence d'impulsions aux spins. L'étape d'écriture du protocole est démontrée dans une première expérience dans laquelle sont intégrés sur la même puce un qubit supraconducteur, un résonateur à fréquence accordable, et l'ensemble de spins. Les états du qubit sont stockés dans les spins via le résonateur. Après le stockage, l'état quantique collectif qui en résulte est rapidement déphasé en raison de l'élargissement inhomogène de l'ensemble et une séquence de refocalisation doit être appliquée sur les spins pour déclencher la réémission collective comme un écho de l'état quantique initialement absorbé. Dans une seconde expérience, nous démontrons une brique de base importante de cette opération de lecture, qui consiste à récupérer de multiples impulsions micro-ondes classiques au niveau du photon unique en utilisant des techniques d’écho de Hahn. Enfin, le repompage optique des spins est implémenté afin de réinitialiser la mémoire entre deux séquences successives. / This thesis work discusses the development of a hybrid quantum processor, in which collective degrees of freedom of an ensemble of spins are used as a multimode quantum memory for superconducting qubits. We design a memory protocol able to store and retrieve on demand the state of a large number of qubits in a spin ensemble and we demonstrate building blocks of its operations with NV centers in diamond. The protocol relies on the coupling of the NV ensemble to a resonator with tunable frequency and quality factor. Incoming quantum states are written by resonant absorption of a microwave photon in the spin ensemble, and then read out of the memory by applying a sequence of control pulses to the spins and to the resonator. The write step of the protocol is demonstrated in a first experiment by integrating on the same chip a superconducting qubit, a resonator with tunable frequency, and the NV ensemble. Arbitrary qubit states are stored into the spin ensemble via the resonator. After storage, the resulting collective quantum state is rapidly dephased due to inhomogeneous broadening of the ensemble and a refocusing sequence must be applied on the spins to bring them to return in phase and to re-emit collectively the quantum state initially absorbed as an echo. In a second experiment, we demonstrate an important building block of this read-out operation, which consists in retrieving multiple classical microwave pulses down to the single photon level using Hahn echo refocusing techniques. Finally, optical repumping of the spin ensemble is implemented in order to reset the memory in-between two successive sequences.

The succeeding pages contain scores of my music—Passage to Kublb, Dalamhati ni Osang, Pintig, and Talibun-ag. "Passage to kublb" , for large orchestra, is a travelogue. Using a certain number of intervals, the instruments go through a journey, signifying life's constant changes and ceaseless motion. Melodic and rhythmic motives are used, fragmentation, and variation of timbral colors. "Kublb" is a fictional place; in essence, a destination of one's life journey. "Dalamhati ni Osang" (Lament of Osang) for a soprano, bass clarinet and marimba, is a composition revolving around a hextatonic scale which goes through a process of change as the music progresses. The text, written in the Filipino language, conveys the lament of a woman wanting to escape from her sorrows as she pleads her beloved to "lull" her; thus the repeated phrase "iduyan mo, o hirang" which means lull me or cradle me, my beloved. The woman's concept of "sleep" is an end-goal from which she frees herself of bitter memories of the past. The nuances of the vocal lines point to some native materials common to the Filipino "kundiman"(ballad). Use of expressive lines in legato phrasing, repeated sections (ABA form), and in some instances, use of embellishments like the repeated grace notes. The hextatonic scale is the composer's own material injected to some pre-formed structure already existing as in the mentioned ballad. "Pintig" (Pulses of Mother Earth) which was originally written for the "Elektra Women's Choir" during a pre-Christmas choral reading is a study of tribal vocables and different vocal effects. Stomping of foot, tapping, and other ritual sounds are employed to concoct an amalgam of primitive or earthy vista. (Note that the recording provided with this thesis is simply a reading session of the piece). "Talibun-ag " is a coined title from the Filipino words "tali" and "bun-ag" (bondage and birth) which if combined literally can mean "birth of freedom". This is a music drama for a chamber ensemble (piano, alto flute and percussions), a mono-dramatist and a choral quartet. / Arts, Faculty of / Music, School of / Graduate

Nesta tese estamos especificamente interessados no problema de engenharia re- versa de redes regulatórias genéticas a partir de dados de pós-genômicos, um grande desafio na área de Bioinformática. Redes regulatórias genéticas são complexos cir- cuitos biológicos responsáveis pela regulação do nível de expressão dos genes, desem- penhando assim um papel fundamental no controle de inúmeros processos celulares, incluindo diferenciação celular, ciclo celular e metabolismo. Decifrar a estrutura destas redes é crucial para possibilitar uma maior compreensão à nível de sistema do desenvolvimento e comportamento dos organismos, e eventualmente esclarecer os mecanismos de doenças causados pela desregulação dos processos acima mencio- nados. Devido ao expressivo aumento da disponibilidade de dados experimentais de larga escala e da grande dimensão e complexidade dos sistemas biológicos, métodos computacionais têm sido ferramentas essenciais para viabilizar esta investigação. No entanto, seu desempenho ainda é bastante deteriorado por importantes desafios com- putacionais e biológicos impostos pelo cenário. Em particular, o ruído e esparsidade inerentes aos dados biológicos torna este problema de inferência de redes um difícil problema de otimização combinatória, para o qual métodos computacionais dispo- níveis falham em relação à exatidão e robustez das predições. Esta tese tem como objetivo investigar o uso de técnicas de ensemble learning como forma de superar as limitações existentes e otimizar o processo de inferência, explorando a diversidade entre um conjunto de modelos. Com este intuito, desenvolvemos métodos computa- cionais tanto para gerar redes diversificadas, como para combinar estas predições em uma solução única (solução ensemble ), e aplicamos esta abordagem a uma série de cenários com diferentes fontes de diversidade a fim de compreender o seu potencial neste contexto específico. Mostramos que as soluções propostas são competitivas com algoritmos tradicionais deste campo de pesquisa e que melhoram nossa capa- cidade de reconstruir com precisão as redes regulatórias genéticas. Os resultados obtidos para a inferência de redes de regulação transcricional e pós-transcricional, duas camadas adjacentes e complementares que compõem a rede de regulação glo- bal, tornam evidente a eficiência e robustez da nossa abordagem, encorajando a consolidação de ensemble learning como uma metodologia promissora para decifrar a estrutura de redes regulatórias genéticas. / In this thesis we are concerned about the reverse engineering of gene regulatory networks from post-genomic data, a major challenge in Bioinformatics research. Gene regulatory networks are intricate biological circuits responsible for govern- ing the expression levels (activity) of genes, thereby playing an important role in the control of many cellular processes, including cell differentiation, cell cycle and metabolism. Unveiling the structure of these networks is crucial to gain a systems- level understanding of organisms development and behavior, and eventually shed light on the mechanisms of diseases caused by the deregulation of these cellular pro- cesses. Due to the increasing availability of high-throughput experimental data and the large dimension and complexity of biological systems, computational methods have been essential tools in enabling this investigation. Nonetheless, their perfor- mance is much deteriorated by important computational and biological challenges posed by the scenario. In particular, the noisy and sparse features of biological data turn the network inference into a challenging combinatorial optimization prob- lem, to which current methods fail in respect to the accuracy and robustness of predictions. This thesis aims at investigating the use of ensemble learning tech- niques as means to overcome current limitations and enhance the inference process by exploiting the diversity among multiple inferred models. To this end, we develop computational methods both to generate diverse network predictions and to combine multiple predictions into an ensemble solution, and apply this approach to a number of scenarios with different sources of diversity in order to understand its potential in this specific context. We show that the proposed solutions are competitive with tra- ditional algorithms in the field and improve our capacity to accurately reconstruct gene regulatory networks. Results obtained for the inference of transcriptional and post-transcriptional regulatory networks, two adjacent and complementary layers of the overall gene regulatory network, evidence the efficiency and robustness of our approach, encouraging the consolidation of ensemble systems as a promising methodology to decipher the structure of gene regulatory networks.