A wide range of additional forward chaining applications could be realized with deductive databases, if their rule formalism, their immediate consequence operator, and their fixpoint iteration process would be more flexible. Deductive databases normally represent knowledge using stratified Datalog programs with default negation. But many practical applications of forward chaining require an extensible set of user–defined built–in predicates. Moreover, they often need function symbols for building complex data structures, and the stratified fixpoint iteration has to be extended by aggregation operations. We present an new language Datalog*, which extends Datalog by stratified meta–predicates (including default negation), function symbols, and user–defined built–in predicates, which are implemented and evaluated top–down in Prolog. All predicates are subject to the same backtracking mechanism. The bottom–up fixpoint iteration can aggregate the derived facts after each iteration based on user–defined Prolog predicates.

Cette thèse présente de nouvelles méthodes d'extraction de " pistes" dans des images gisement- temps présentées aux opérateurs d'un système sonar passif. Les pistes gisement-temps extraites sont nécessaires à la fonction trajectographie qui se trouve en aval dans la chaîne de traitement de l'information d'un tel système. Les méthodes que nous proposons se fondent sur l'analyse statistique de ce type d'image issue du traitement d'antenne. Cette analyse est l'objet du second chapitre. Puis dans une première approche, on ne considère que le cas (irréaliste) où une seule piste au plus, est présente dans l'image. Les deux extracteurs que nous construisons à partir de l'arsenal des techniques associées aux chaînes de Markov cachées (HMM), tiennent compte de l'intermittence de cette piste. Une fois la piste extraite par l'une ou l'autre méthode, on lui associe un module de trajectographie qui permet d'évaluer les performances des extracteurs et montre que leurs sorties sont exploitables. La seconde partie de la thèse se focalise sur le cas réel c'est-à-dire la présence de plusieurs pistes intermittentes et pouvant se croiser dans l'image gisement-temps. Deux extracteurs sont présentés et étudiés: l'un effectuant une extraction séquentielle c'est-à-dire extrayant piste après piste, un autre appelé extracteur parallèle, effectuant une extraction de l'ensemble des pistes simultanément. Les deux extracteurs proposés gérant de façon très insatisfaisante le croisement de pistes, on leur associe un module de trajectographie qui permet d'améliorer sensiblement celui-ci. Un bilan global du couple (extraction, trajectographie) est présenté dans la dernière partie de cette thèse.

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<p>The main part of this thesis is concerned with detailed explanation of a newly proposed Markov random field-based de-interlacing algorithm. Previous works, assume a first or higher-order Markovian spatial inter-dependency between the pixel intensity values. In accord with the specific interpolation problem in hand, they try to approximate the Markov random field parameters using available original pixels. Then using the approximate model, they define an objective function such as energy function of the MRF to be optimized. The efficiency and accuracy of the optimization step is as important as the effectiveness of definition of the cost (objective function) as well as the MRF model.\\ \indent The major concept that distinguishes the newly proposed algorithm with the aforementioned MRF-based models is the definition of the MRF not over the intensity domain but over interpolator (interpolation method) domain. Unlike previous MRF-based models which try to estimate a two-dimensional array of pixel values, this new method estimates an MRF of interpolation function (interpolators) associated with the 2-D array of pixel intensity values.\\ \indent With some modifications, one can utilize the proposed model in different related fields such as image and video up-conversion, view interpolation and frame-rate up-conversion. To prove this potential of the proposed MRF-based model, we extend it to an image up-scaling algorithm. This algorithm uses a simplified version of the proposed MRF-based model for the purpose of image up-scaling by a factor of two in each spatial direction. Simulation results prove that the proposed model obtains competing performance results when applied in the two interpolation problems of video de-interlacing and image up-scaling.</p> / Master of Applied Science (MASc)

This thesis is concerned with the mathematical analysis of electricity and carbon emission markets. We introduce a novel, versatile and tractable stochastic framework for the joint price formation of electricity spot prices and allowance certificates. In the proposed framework electricity and allowance prices are explained as functions of specific fundamental factors, such as the demand for electricity and the prices of the fuels used for its production. As a result, the proposed model very clearly captures the complex dependency of the modelled prices on the aforementioned fundamental factors. The allowance price is obtained as the solution to a coupled forward-backward stochastic differential equation. We provide a rigorous proof of the existence and uniqueness of a solution to this equation and analyse its behaviour using asymptotic techniques. The essence of the model for the electricity price is a carefully chosen and explicitly constructed function representing the supply curve in the electricity market. The model we propose accommodates most regulatory features that are commonly found in implementations of emissions trading systems and we analyse in detail the impact these features have on the prices of allowance certificates. Thereby we reveal a weakness in existing regulatory frameworks, which, in rare cases, can lead to allowance prices that do not conform with the conditions imposed by the regulator. We illustrate the applicability of our model to the pricing of derivative contracts, in particular clean spread options and numerically illustrate its ability to "see" relationships between the fundamental variables and the option contract, which are usually unobserved by other commonly used models in the literature. The results we obtain constitute flexible tools that help to efficiently evaluate the financial impact current or future implementations of emissions trading systems have on participants in these markets.

Cette thèse est faite dans le cadre de l'ILC. La détermination des couplages électrofaible du quark top, est une des tâches à l'ILC. La thèse est consacrée à la mesure de l'asymétrie avant-arrière dans des paires de quark top, à 500 GeV, utilisant deux configurations de polarisation de faisceau, dans la chaîne de désintégration purement hadronique. Le quark top se désintègre à un quark b et un boson W, presque exclusivement. L'état final, qui consiste de six jets, est analysé utilisant la simulation de détecteur complète. Deux jets avec le b-tag la plus haute, sont pris comme des b jets et les quatre jets qui restent, sont utilisés pour reconstruire les Ws. L'identification des quarks top et anti-top est faite en utilisant la charge de vertex du quark b. Les précisions sur la section efficace sont aussi calculées. On trouve que l'ILC sera capable de mesurer les couplages électrofaible du quark top, avec une précision meilleur que 0.5%. Cette thèse inclut aussi une chapitre sur l'optimisation de calorimètre Électromagnétique Si-W du International Large Detector(ILD), un des deux détecteurs à l'ILC. L'ECAL d'ILD, consistera en couches alternatives de Silicium et le Tungstène, où des couches de Silicium sont des couches actives, et le Tungstène est le matériel passif. Les couches de Silicium sont divisées en 'wafer', entourées par des anneaux de protection(guard rings), pour éviter les courants de fuite. L'analyse est concentrée pour optimiser la taille d'anneau de garde. Les résultats montrent que un anneau de protection de taille jusqu'à 2mm, ne dégrades pas la performance d'ECAL gravement. La thèse est divisée en 6 chapitres. Le premier chapitre donne un résumé du Modèle Standard. Le deuxième chapitre est consacré aux aspects théoriques de la physique de quark top à l'ILC. On donne une description détaillée de l'ILD et ses sous-détecteurs dans le 3ème chapitre. Le 4ème chapitre présente les études de l'optimisation de Si-W ECAL. Le 5ème chapitre contient les détails d'analyse de production tt à ILC et la mesure de l'AFBt. Le dernier chapitre contient le résumé des résultats. / This thesis is done in the framework of the ILC. The determination of the electroweak couplings of the top quark, is one of the tasks at the ILC. The thesis is dedicated to the measurement of the Forward-backward asymmetry in top quark pairs, at 500 GeV, using two beam polarization configurations, in the fully hadronic decay channel. The top quark almost exclusively decays to a b quark and a W boson. The 6 jet final state is analyzed using full detector simulation. Two jets with highest b-tag are taken as b jets and the remaining four jets are used to reconstruct the W s. The identification of the top and anti-top quarks is done by using the vertex charge of the b quark. Precisions on the production cross sections are also calculated. This thesis also includes a chapter on the optimization of the Si-W Electromagnetic calorimeter of the International Large Detector (ILD), one of the two detectors at the ILC. The ECAL of ILD, will consist of alternate layers of Silicon and Tungsten, where Silicon layers are active layers, while Tungsten is passive material. The Silicon layers are divided into wafers, surrounded by guard rings, to avoid the leakage currents. The analysis is focused to optimize the guard ring size. The thesis is divided into 6 chapters. The first chapter gives a brief over view of the Standard Model. The second chapter is dedicated to the theoretical aspects of the top quark physics at the ILC. A detailed description of the ILD and its sub-detectors is given in the 3rd chapter. The 4th chapter presents the studies of the optimization of Si-W ECAL guard ring size. The 5th chapter contains the details of analysis of tt production at ILC, and measurement of the AFBt . The last chapter contains the summary of the results.

Cette thèse porte sur la modélisation des comportements individuels de vaccination. Lorsque la vaccination est libre, les individus peuvent décider ou non de se vacciner, et ces décisions influencent la propagation de la maladie. Nous proposons une approche de modélisation flexible qui permet de prendre en compte ces décisions individuelles dans les modèles de simulation épidémiologiques.Dans le Chapitre 1, nous étudions la décision de vaccination face à une maladie inspirée de la rougeole. Nous montrons comment inclure les décisions de vaccination dans un modèle épidémiologique en les calculant comme un point fixe fonctionnel. Nous obtenons des résultats pour un modèle avec taux de mort et de naissance, et perte d'immunité vaccinale. Nos résultats sur longue période de temps mettent en évidence des pics épidémiques récurrents. À titre de comparaison, nous produisons également des résultats pour des individus ayant un comportement adaptatif.Les objectifs du Chapitre~2 sont (i) de montrer que la boucle entre prévalence et comportements individuels ne peut pas être négligée dans les évaluations de politiques de santé publique, et (ii) de présenter un outil pour les inclure dans ces évaluations. Nous développons l'exemple de la vaccination obligatoire contre la rougeole. Notre modèle épidémiologique est le modèle SIR habituellement utilisé pour représenter la rougeole. Nos résultats suggèrent que l'anticipation de la vaccination obligatoire peut conduire à une augmentation transitoire de la prévalence avant l'éradication à long terme de la maladie. Ceci conduirait à d'importants transferts d'utilité entre générations. Ironiquement, dans notre scénario, des individus anti-vaccins sont parmi ceux qui bénéficient le plus de la vaccination obligatoire.Dans le Chapitre~3, nous partons du constat que la comparaison des coûts de vaccination avec le risque d'être infecté par la rougeole peine à expliquer la couverture vaccinale relativement élevée (bien que souvent insuffisante) dans les pays développés. Nous discutons l'hypothèse selon laquelle la vaccination est un comportement coopératif. Nous mettons en œuvre des concepts d'équilibre et de punition habituellement utilisés en théorie des jeux répétés en donnant des arguments pour leur utilisation dans le contexte de la vaccination. Nos résultats indiquent que la menace d'une punition peut expliquer la vaccination lorsqu'elle serait normalement sous-optimale. / We tackle the issue of including individual vaccination decisions in epidemiological models. We draw on the example of Measles vaccination, and we focus on strategic interactions and anticipatory behavior. We contribute to a fuller account of such behaviors by developing a modeling approach intended as a tool for practitioners and theorists.In Chapter 1, we show how the interplay between individual anticipatory vaccination decisions and the otherwise biological dynamics of a disease may lead to the emergence of recurrent patterns. We consider a Measles-like outbreak, rational and far-sighted individuals, vital dynamics, and waning vaccine efficacy. This chapter illustrates the versatility of our approach. For comparison, we provide results for individuals with adaptive behavior.In Chapter 2, we investigate the effect of anticipatory behavior in a scenario where Measles vaccination becomes mandatory. When mandatory vaccination is announced in advance, we show that individuals may alter their vaccination behavior, thus causing an increase in prevalence before Measles is ultimately eradicated. These transition effects lead to non negligible welfare differences between generations. We consider an anti-vaccinationist subpopulation with a higher vaccination cost, and exhibit scenarios where anti-vaccinationists are among those who benefit the most from mandatory vaccination.In Chapter 3, we discuss whether coalitions of vaccinating individuals can account for the relatively high vaccination coverages observed in developed countries. We explain why and how retaliation concepts usually found in repeated games can be used in the context of vaccination, even though individuals vaccinate only once. This allows us to model how vaccinating individuals might retaliate against those who refuse vaccination. We show that retaliation threats can sustain vaccination where it would otherwise be suboptimal for individuals.

In this paper we propose an algorithm for solving systems of coupled monotone inclusions in Hilbert spaces. The operators arising in each of the inclusions of the system are processed in each iteration separately, namely, the single-valued are evaluated explicitly (forward steps), while the set-valued ones via their resolvents (backward steps). In addition, most of the steps in the iterative scheme can be executed simultaneously, this making the method applicable to a variety of convex minimization problems. The numerical performances of the proposed splitting algorithm are emphasized through applications in average consensus on colored networks and image classification via support vector machines.

This thesis is done in the framework of the ILC. The determination of the electroweak couplings of the top quark, is one of the tasks at the ILC. The thesis is dedicated to the measurement of the Forward-backward asymmetry in top quark pairs, at 500 GeV, using two beam polarization configurations, in the fully hadronic decay channel. The top quark almost exclusively decays to a b quark and a W boson. The 6 jet final state is analyzed using full detector simulation. Two jets with highest b-tag are taken as b jets and the remaining four jets are used to reconstruct the W s. The identification of the top and anti-top quarks is done by using the vertex charge of the b quark. Precisions on the production cross sections are also calculated. This thesis also includes a chapter on the optimization of the Si-W Electromagnetic calorimeter of the International Large Detector (ILD), one of the two detectors at the ILC. The ECAL of ILD, will consist of alternate layers of Silicon and Tungsten, where Silicon layers are active layers, while Tungsten is passive material. The Silicon layers are divided into wafers, surrounded by guard rings, to avoid the leakage currents. The analysis is focused to optimize the guard ring size. The thesis is divided into 6 chapters. The first chapter gives a brief over view of the Standard Model. The second chapter is dedicated to the theoretical aspects of the top quark physics at the ILC. A detailed description of the ILD and its sub-detectors is given in the 3rd chapter. The 4th chapter presents the studies of the optimization of Si-W ECAL guard ring size. The 5th chapter contains the details of analysis of tt production at ILC, and measurement of the AFBt . The last chapter contains the summary of the results.

Le travail de thèse est composé de trois thèmes principaux : le premier étudie l'existence et l'unicité pour des équations différentielles stochastiques (EDS) progressives-rétrogrades fortement couplées avec des opérateurs sous-différentiels dans les deux équations, dans l’équation progressive ainsi que l’équation rétrograde, et il discute également un nouveau type des inégalités variationnelles partielles paraboliques associées, avec deux opérateurs sous-différentiels, l’un agissant sur le domaine de l’état, l’autre sur le co-domaine. Le second thème est celui des EDS rétrogrades sans ainsi qu’avec opérateurs sous-différentiels, régies par un mouvement brownien fractionnaire avec paramètre de Hurst H> ½. Il étend de manière rigoureuse les résultats de Hu et Peng (SICON, 2009) aux inégalités variationnelles stochastiques rétrogrades. Enfin, le troisième thème met l’accent sur la caractérisation déterministe de la viabilité pour les EDS régies par un mouvement brownien fractionnaire. Ces trois thèmes de recherche mentionnés ci-dessus ont en commun d’étudier des EDS avec contraintes sur le processus d’état. Chacun des trois sujets est basé sur une publication et des manuscrits soumis pour publication, respectivement. / This PhD thesis is composed of three main topics: The first one studies the existence and the uniqueness for fully coupled forward-backward stochastic differential equations (SDEs) with subdifferential operators in both the forward and the backward equations, and it discusses also a new type of associated parabolic partial variational inequalities with two subdifferential operators, one acting over the state domain and the other over the co-domain. The second topic concerns the investigation of backward SDEs without as well as with subdifferential operator, both driven by a fractional Brownian motion with Hurst parameter H> 1/2. It extends in a rigorous manner the results of Hu and Peng (SICON, 2009) to backward stochastic variational inequalities. Finally, the third topic focuses on a deterministic characterisation of the viability for SDEs driven by a fractional Brownian motion. The three research topics mentioned above have in common to study SDEs with state constraints. The discussion of each of the three topics is based on a publication and on submitted manuscripts, respectively.