Estimer le mouvement d'un robot mobile tout en construisant une représentation de son environnement est un problème essentiel pour le développement des robots autonomes : il est connu sous l'acronyme de SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Nous nous intéressons dans cette thèse au SLAM visuel avec caméra omnidirectionnelle. L'environnement est représenté par des amers ponctuels dont la profondeur n'est pas mesurée directement. Nous nous sommes d'abord intéressés aux méthodes de résolution du SLAM. Deux approches ont retenu notre attention de part leur consistance : le SAM (Smoothing and Mapping : une méthode de lissage probabiliste prenant en compte toute la trajectoire) et l'analyse par intervalles. Une étude en simulation a été menée et conclut que la méthode d'analyse par intervalles est inadaptée au SLAM visuel en raison de la faible redondance d'informations. Le SAM a ensuite été validé sur des données réelles, dans les cas de deux trajectoires planes et d'une à 6 degrés de liberté. Un problème du SLAM est sa complexité calculatoire quadratique avec le nombre d'amers. Il est souvent résolu en segmentant l'environnement en cartes locales. Nous avons repris ce concept en l'améliorant sur deux points. Premièrement, chaque nouvelle carte intègre les informations de la précédente de façon consistante. Ensuite, le critère déterminant quand changer de carte impose désormais que chaque carte locale soit fortement corrélée, ce qui permet de limiter l'augmentation des incertitudes. Nous avons finalement utilisé cet aspect pour appliquer des algorithmes déterministes pour augmenter la représentation ponctuelle par des plans texturés et une visualisation pertinente de l'espace libre.

Cette thèse introduit tout d'abord une formule générale qui englobe toutes les mesures de pauvreté uni-dimensionnelles basées sur le revenu. Nous proposons ensuite deux types d'estimateurs non-paramétriques (à noyau et de type "plug-in") pour cet indice général de pauvreté, tout en étudiant leurs propriétés asymptotiques. Notre méthodologie, basée essentiellement sur la théorie moderne du processus empirique indexé des fonctions, offre un cadre global et rigoureux qui permet d'étudier, avec la même approche, le comportement asymptotique de tous les indices de pauvreté encore disponibles jusqu'ici dans la littérature. Nous obtenons la consistance forte uniforme d'une très large classe de mesures de pauvreté incluant presque tous les modèles d'indices proposés par les économistes, décomposables comme non-décomposables. Ce résultat est utilisé pour construire des intervalles de confiance simultanés, de niveau asymptotiquement optimal (100%). Un théorème central limite uniforme fonctionnel est également établi pour cette large classe d'indicateurs de pauvreté. Comme conséquence, des procédures d'inférence robustes, basées sur le noyau de covariance et utilisant un test de Wald, sont développées afin de comparer de façon non-ambiguë la pauvreté entre deux populations différentes.

Cette thèse traite de méthodologie pour l'analyse et la commande de systèmes linéaires à retards. On s'intéresse plus particulièrement à trois techniques complémentaires. La première est l'approche géométrique. Les systèmes linéaires à retards peuvent se modéliser par un quadruplet de matrices à coefficients sur un anneau. L'approche géométrique consiste alors à étudier un système avec les propriétés des modules de cet anneau. Dans cette partie, on développe une analyse exhaustive des notions d'invariance de modules, en vue d'applications en commande. Des relations logiques entre différentes formes d'invariance contrôlée et d'invariance conditionnelle sont établies. La deuxième approche étudiée dans cette thèse est algébrique. Pour celle-ci, l'utilisation de pseudo-polynômes, qui sont des opérateurs faisant appel à un nombre fini de dérivateurs, de retards ponctuels et distribués, se révèle fondamentale. On utilise plus précisèment l'anneau des fractions propres et stables de pseudo-polynômes pour résoudre le problème de stabilisation d'un système. Ce problème débouche sur une paramétrisation des compensateurs stabilisants et des matrices de transfert en boucle fermée. On étudie alors divers problèmes de commande, comme le rejet de perturbation, l'atténuation de perturbation, la poursuite de modèle exacte ou approchée, ou la commande optimale au sens L1. Enfin, la troisième et dernière approche est le calcul numérique. Dans cette partie, on utilise le calcul par intervalles pour résoudre des problèmes numériques difficiles, comme la stabilité robuste, la stabilisation, ou encore le respect d'un gabarit de performances et de robustesse.

Soit $p_1 = 2, p_2 = 3, p_3 = 5,\ldots$ la suite des nombres premiers, et soient $q \ge 3$ et $a$ des entiers premiers entre eux. R\'ecemment, Daniel Shiu a d\'emontr\'e une ancienne conjecture de Sarvadaman Chowla. Ce dernier a conjectur\'e qu'il existe une infinit\'e de couples $p_n,p_$ de premiers cons\'ecutifs tels que $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$. Fixons $\epsilon > 0$. Une r\'ecente perc\'ee majeure, de Daniel Goldston, J\`anos Pintz et Cem Y{\i}ld{\i}r{\i}m, a \'et\'e de d\'emontrer qu'il existe une suite de nombres r\'eels $x$ tendant vers l'infini, tels que l'intervalle $(x,x+\epsilon\log x]$ contienne au moins deux nombres premiers $\equiv a \bmod q$. \'Etant donn\'e un couple de nombres premiers $\equiv a \bmod q$ dans un tel intervalle, il pourrait exister un nombre premier compris entre les deux qui n'est pas $\equiv a \bmod q$. On peut d\'eduire que soit il existe une suite de r\'eels $x$ tendant vers l'infini, telle que $(x,x+\epsilon\log x]$ contienne un triplet $p_n,p_{n+1},p_{n+2}$ de nombres premiers cons\'ecutifs, soit il existe une suite de r\'eels $x$, tendant vers l'infini telle que l'intervalle $(x,x+\epsilon\log x]$ contienne un couple $p_n,p_{n+1}$ de nombres premiers tel que $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$. On pense que les deux \'enonc\'es sont vrais, toutefois on peut seulement d\'eduire que l'un d'entre eux est vrai, sans savoir lequel. Dans la premi\`ere partie de cette th\`ese, nous d\'emontrons que le deuxi\`eme \'enonc\'e est vrai, ce qui fournit une nouvelle d\'emonstration de la conjecture de Chowla. La preuve combine des id\'ees de Shiu et de Goldston-Pintz-Y{\i}ld{\i}r{\i}m, donc on peut consid\'erer que ce r\'esultat est une application de leurs m\'thodes. Ensuite, nous fournirons des bornes inf\'erieures pour le nombre de couples $p_n,p_{n+1}$ tels que $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$, $p_{n+1} - p_n < \epsilon\log p_n$, avec $p_{n+1} \le Y$. Sous l'hypoth\`ese que $\theta$, le \og niveau de distribution \fg{} des nombres premiers, est plus grand que $1/2$, Goldston-Pintz-Y{\i}ld{\i}r{\i}m ont r\'eussi \`a d\'emontrer que $p_{n+1} - p_n \ll_{\theta} 1$ pour une infinit\'e de couples $p_n,p_$. Sous la meme hypoth\`ese, nous d\'emontrerons que $p_{n+1} - p_n \ll_{q,\theta} 1$ et $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$ pour une infinit\'e de couples $p_n,p_$, et nous prouverons \'egalement un r\'esultat quantitatif. Dans la deuxi\`eme partie, nous allons utiliser les techniques de Goldston-Pintz-Yldrm pour d\'emontrer qu'il existe une infinit\'e de couples de nombres premiers $p,p'$ tels que $(p-1)(p'-1)$ est une carr\'e parfait. Ce resultat est une version approximative d'une ancienne conjecture qui stipule qu'il existe une infinit\'e de nombres premiers $p$ tels que $p-1$ est une carr\'e parfait. En effet, nous d\'emontrerons une borne inf\'erieure sur le nombre d'entiers naturels $n \le Y$ tels que $n = \ell_1\cdots \ell_r$, avec $\ell_1,\ldots,\ell_r$ des premiers distincts, et tels que $(\ell_1-1)\cdots (\ell_r-1)$ est une puissance $r$-i\`eme, avec $r \ge 2$ quelconque. \'Egalement, nous d\'emontrerons une borne inf\'erieure sur le nombre d'entiers naturels $n = \ell_1\cdots \ell_r \le Y$ tels que $(\ell_1+1)\cdots (\ell_r+1)$ est une puissance $r$-i\`eme. Finalement, \'etant donn\'e $A$ un ensemble fini d'entiers non-nuls, nous d\'emontrerons une borne inf\'erieure sur le nombre d'entiers naturels $n \le Y$ tels que $\prod_ (p+a)$ est une puissance $r$-i\`eme, simultan\'ement pour chaque $a \in A$. / Let $p_1 = 2, p_2 = 3, p_3 = 5,\ldots$ be the sequence of all primes, and let $q \ge 3$ and $a$ be coprime integers. Recently, and very remarkably, Daniel Shiu proved an old conjecture of Sarvadaman Chowla, which asserts that there are infinitely many pairs of consecutive primes $p_n,p_{n+1}$ for which $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$. Now fix a number $\epsilon > 0$, arbitrarily small. In their recent groundbreaking work, Daniel Goldston, J\`anos Pintz and Cem Y{\i}ld{\i}r{\i}m proved that there are arbitrarily large $x$ for which the short interval $(x, x + \epsilon\log x]$ contains at least two primes congruent to $a \bmod q$. Given a pair of primes $\equiv a \bmod q$ in such an interval, there might be a prime in-between them that is not $\equiv a \bmod q$. One can deduce that \emph{either} there are arbitrarily large $x$ for which $(x, x + \epsilon\log x]$ contains a prime pair $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$, \emph{or} that there are arbitrarily large $x$ for which the $(x, x + \epsilon\log x]$ contains a triple of consecutive primes $p_n,p_{n+1},p_{n+2}$. Both statements are believed to be true, but one can only deduce that one of them is true, and one does not know which one, from the result of Goldston-Pintz-Y{\i}ld{\i}r{\i}m. In Part I of this thesis, we prove that the first of these alternatives is true, thus obtaining a new proof of Chowla's conjecture. The proof combines some of Shiu's ideas with those of Goldston-Pintz-Y{\i}ld{\i}r{\i}m, and so this result may be regarded as an application of their method. We then establish lower bounds for the number of prime pairs $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$ with $p_{n+1} - p_n < \epsilon\log p_n$ and $p_{n+1} \le Y$. Assuming a certain unproven hypothesis concerning what is referred to as the `level of distribution', $\theta$, of the primes, Goldston-Pintz-Y{\i}ld{\i}r{\i}m were able to prove that $p_{n+1} - p_n \ll_{\theta} 1$ for infinitely many $n$. On the same hypothesis, we prove that there are infinitely many prime pairs $p_n \equiv p_{n+1} \equiv a \bmod q$ with $p_{n+1} - p_n \ll_{q,\theta} 1$. This conditional result is also proved in a quantitative form. In Part II we apply the techniques of Goldston-Pintz-Y{\i}ld{\i}r{\i}m to prove another result, namely that there are infinitely many pairs of distinct primes $p,p'$ such that $(p-1)(p'-1)$ is a perfect square. This is, in a sense, an `approximation' to the old conjecture that there are infinitely many primes $p$ such that $p-1$ is a perfect square. In fact we obtain a lower bound for the number of integers $n$, up to $Y$, such that $n = \ell_1\cdots \ell_r$, the $\ell_i$ distinct primes, and $(\ell_1 - 1)\cdots (\ell_r - 1)$ is a perfect $r$th power, for any given $r \ge 2$. We likewise obtain a lower bound for the number of such $n \le Y$ for which $(\ell_1 + 1)\cdots (\ell_r + 1)$ is a perfect $r$th power. Finally, given a finite set $A$ of nonzero integers, we obtain a lower bound for the number of $n \le Y$ for which $\prod_{p \mid n}(p+a)$ is a perfect $r$th power, simultaneously for every $a \in A$.

L’optimisation de l’exercice par intervalles de haute intensité (EIHI) chez les patients insuffisants cardiaques (IC) n’a jamais été étudiée auparavant. Nous avons comparé les réponses cardio-pulmonaires aiguës lors de 4 différents EIHI dans le but de trouver le protocole optimisé chez les patients IC. Les patients IC étaient aléatoirement alloués à 4 sessions d’EIHI. Chaque phase d’exercice était à une intensité de 100% de la puissance aérobie maximale (PAM), mais de différentes durées (30s ou 90s) et de type de récupération (passive ou active). Chaque protocole d’EIHI durait un maximum de 30 minutes ou jusqu’à épuisement. Considérant le temps total d’exercice, l’adhérence, une perception d’effort moins élevée, le confort du patient ainsi que des temps similaires passés à un haut pourcentage du VO2pic, le mode avec intervalles courts (30s) et récupération passive s’est avéré être le protocole d’EIHI optimisé chez ces patients. Suite à cette étude, nous avons voulu comparer les réponses cardio-pulmonaires aiguës d’un exercice continu d’intensité modéré (ECIM) par rapport à celles de l’EIHI optimisé de dépense énergétique équivalente chez les patients IC. L’objectif de cette étude était de comparer les réponses cardio-pulmonaires, l’adhérence, la perception de l’effort, l’inflammation et les biomarqueurs cardiaques. Comparativement à l’ECIM, l’adhérence, l’efficience et la tolérance étaient plus élevées lors de l’EIHI optimisé chez les patients IC tout en produisant un stimulus physiologique important. L’EIHI n’a causé aucune arythmie significative ou d’effets délétères sur l’inflammation (CRP), le BNP et la nécrose myocardique (C-TnT) chez les patients IC. L’EIHI semble être un mode d’exercice prometteur et devrait être considéré lors de la réadaptation cardiaque chez les patients IC. / Optimization of high intensity interval exercise (HIIE) in patients with chronic heart failure (CHF) has never been studied. We have compared the acute cardiopulmonary responses to four different HIIE in order to optimized HIIE protocol in CHF patients. Patients with CHF were randomized to 4 HIIE sessions, all with exercise phases at 100% of maximal aerobic power (MAP), but which varied in interval duration (30s or 90s) and type of recovery (passive or active). Each HIIE protocol lasted until exhaustion or up to 30 minutes. When considering total exercise time, exercise adherence, lower perceived exertion ratings, patient’s comfort and similar time spent at a high percentage of VO2peak, the mode with short intervals (30s) and passive recovery appeared to be the optimal HIIE mode for these patients. We therefore sought to compare the acute cardiopulmonary responses of a moderate intensity continuous exercise (MICE) compared to an optimized HIIE of equal total energy expenditure in patients with CHF. The purpose of this study was to compare cardiopulmonary responses, exercise adherence, perceived exertion, inflammation and cardiac biomarkers measured on optimized HIIE compared to MICE in patients with CHF. Compared to MICE, HIIE showed a higher exercise adherence, was more efficient and well tolerated by CHF patients while still providing a high physiological stimulus. HIIE did not induced significant arrhythmias or deleterious effects on inflammation (CRP), BNP and myocardial necrosis (C-TnT) in patients with CHF. We conclude that HIIE is a promising training mode that should be considered for cardiac rehabilitation interventions in patient with CHF.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Dans cette thèse nous proposons une nouvelle méthode d'isolation et d'identification de défaut singulier pour les systèmes dynamiques non linéaires. Cette méthode est basée sur la caractéristique de monotonicité de l'erreur de prédiction de l'observateur en fonction de la différence des paramètres. L'ensemble des valeurs admissibles de chaque paramètre est subdivisé en un certain nombre d'intervalles. On construit un observateur d'isolation pour chaque intervalle, cet observateur est initialisé dans l'intervalle considéré. Après l'occurrence du défaut, la valeur du paramètre défectueux doit être dans un des intervalles du paramètre. L'amplitude du résidu calculé par l'observateur d'isolation correspondant à cet intervalle (celui qui contient la valeur du paramètre défectueux) sera dans le domaine limité par deux seuils dynamiques à tout instant. Par contre, les résidus correspondant aux autres intervalles auront de grandes amplitudes et leurs évolutions ne sont pas limitées par les deux seuils dynamiques correspondants. Par conséquent l'intervalle contenant la valeur du paramètre défectueux peut être déterminé et le défaut est donc isolé et identifié. Différentes versions de cette méthode ont été développées : une première avec des seuils fixes, une seconde avec des seuils adaptatifs et une dernière sans seuils. On peut montrer que cette méthode a des points communs avec celle basée sur les observateurs adaptatifs. Cependant, cette dernière a un inconvénient majeur qui est la lenteur de sa vitesse d'isolation. La méthode que nous proposons dans ce travail nous permet de pallier ce problème de la lenteur de vitesse d'isolation.

La réalisation de gestes percutanés dans l'IRM ouvre la voie à des pratiques médicales prometteuses. En revanche, l'utilisation de l'IRM reste à ce jour limitée, et ce malgré l'intérêt en terme de qualité d'image. Cela est dû principalement à l'étroitesse du tunnel et à la complexité des gestes réalisés. Pour rendre accessibles de telles pratiques, une assistance robotique semble très pertinente. Pour le concepteur, la réalisation d'un système robotisé compatible IRM n'est pas une tâche facile, étant donné l'espace disponible et la présence d'un champ magnétique intense. C'est dans ce contexte que nous avons développé un assistant robotique, MRGuide, dédié aux traitements du cancer de la prostate dans l'IRM. Il s'agit d'un manipulateur à câbles avec un actionnement déporté. Dans ce travail, de nombreuses contributions menant à la réalisation de ce prototypes ont présentées. Parmi celles‐ci, une instrumentation originale pour estimer la tension des câbles est proposée. Cette instrumentation est basée sur l'utilisation d'une structure en treillis, de mécanismes compliants et de capteurs de déplacement à technologie optique pour assurer la compatibilité avec le scanner. Pour optimiser la géométrie du robot et faciliter son intégration dans l'IRM, une démarche de conception des robots à câbles instrumentés est développée. Cette démarche est basée sur une approche par intervalles. D'autres contributions relatives à la caractérisation de l'espace de travail des robots à câbles instrumentés, à l'étalonnage des capteurs de tension et au développement d'une stratégie de commande adaptée au dispositif sont décrites.

Cette thèse s'intéresse aux problèmes de localisation en robotique mobile, et plus particulièrement à l'intérêt d'une approche ensembliste pour ces problèmes. Actuellement les méthodes probabilistes sont les plus utilisées pour localiser un robot dans son environnement, cette thèse propose des approches alternatives basées sur l'analyse par intervalles. Dans un premier temps, une méthode ensembliste s'intéressant au problème de localisation globale est proposée. Le problème de localisation globale correspond à la localisation d'un robot dans son environnement, sans connaissance à priori sur sa posture (position et orientation) initiale. La méthode proposée associe le problème de localisation à un problème de satisfaction de contraintes (CSP). Elle permet de localiser le robot en utilisant la connaissance de l'environnement, ainsi qu'un jeu de mesures LIDAR. Cette méthode est validée à l'aide de différentes expérimentations et est comparée à une approche probabiliste classique : la Localisation Monte Carlo (MCL). Dans un second temps une notion de visibilité est étudiée. Deux points sont supposés visibles, si le segment défini par ces deux points n'intersecte pas d'obstacle, autrement ils sont dit non-visibles. À l'aide de l'analyse par intervalles, des contracteurs associés à cette notion de visibilité sont développés. Après une présentation théorique de la visibilité, deux applications de ces contracteurs à la localisation en robotique mobile sont présentées : le suivi de posture d'une meute de robots à l'aide d'une information booléenne, et la prise en compte d'une contrainte supplémentaire dans le CSP associé à la localisation globale.

L'intérêt des modèles non-linéaires réside, d'une part, dans une meilleure prise en compte des non-linéaritéscaractérisant les séries macroéconomiques et financières et, d'autre part, dans une prévision plus riche en information.A ce niveau, l'originalité des intervalles (asymétriques et/ou discontinus) et des densités de prévision (asymétriqueset/ou multimodales) offerts par cette nouvelle forme de modélisation suggère qu'une amélioration de la prévisionrelativement aux modèles linéaires est alors possible et qu'il faut disposer de tests d'évaluation assez puissants pourvérifier cette éventuelle amélioration. Ces tests reviennent généralement à vérifier des hypothèses distributionnellessur les processus des violations et des transformées probabilistes associés respectivement à chacune de ces formes deprévision. Dans cette thèse, nous avons adapté le cadre GMM fondé sur les polynômes orthonormaux conçu parBontemps et Meddahi (2005, 2012) pour tester l'adéquation à certaines lois de probabilité, une approche déjà initiéepar Candelon et al. (2011) dans le cadre de l'évaluation de la Value-at-Risk. Outre la simplicité et la robustesse de laméthode, les tests développés présentent de bonnes propriétés en termes de tailles et de puissances. L'utilisation denotre nouvelle approche dans la comparaison de modèles linéaires et de modèles non-linéaires lors d'une analyseempirique a confirmé l'idée selon laquelle les premiers sont préférés si l'objectif est le calcul de simples prévisionsponctuelles tandis que les derniers sont les plus appropriés pour rendre compte de l'incertitude autour de celles-ci.