Le fil rouge de cette thèse est l'étude des processus de Hawkes. Ces processus ponctuels décryptent l'inter-causalité qui peut avoir lieu entre plusieurs séries d'événements. Concrètement, ils déterminent l'influence qu'ont les événements d'une série sur les événements futurs de toutes les autres séries. Par exemple, dans le contexte des réseaux sociaux, ils décrivent à quel point l'action d'un utilisateur, par exemple un Tweet, sera susceptible de déclencher des réactions de la part des autres.Le premier chapitre est une brève introduction sur les processus ponctuels suivie par un approfondissement sur les processus de Hawkes et en particulier sur les propriétés de la paramétrisation à noyaux exponentiels, la plus communément utilisée. Dans le chapitre suivant, nous introduisons une pénalisation adaptative pour modéliser, avec des processus de Hawkes, la propagation de l'information dans les réseaux sociaux. Cette pénalisation est capable de prendre en compte la connaissance a priori des caractéristiques de ces réseaux, telles que les interactions éparses entre utilisateurs ou la structure de communauté, et de les réfléchir sur le modèle estimé. Notre technique utilise des pénalités pondérées dont les poids sont déterminés par une analyse fine de l'erreur de généralisation.Ensuite, nous abordons l'optimisation convexe et les progrès réalisés avec les méthodes stochastiques du premier ordre avec réduction de variance. Le quatrième chapitre est dédié à l'adaptation de ces techniques pour optimiser le terme d'attache aux données le plus couramment utilisé avec les processus de Hawkes. En effet, cette fonction ne vérifie pas l'hypothèse de gradient-Lipschitz habituellement utilisée. Ainsi, nous travaillons avec une autre hypothèse de régularité, et obtenons un taux de convergence linéaire pour une version décalée de Stochastic Dual Coordinate Ascent qui améliore l'état de l'art. De plus, de telles fonctions comportent beaucoup de contraintes linéaires qui sont fréquemment violées par les algorithmes classiques du premier ordre, mais, dans leur version duale ces contraintes sont beaucoup plus aisées à satisfaire. Ainsi, la robustesse de notre algorithme est d'avantage comparable à celle des méthodes du second ordre dont le coût est prohibitif en grandes dimensions.Enfin, le dernier chapitre présente une nouvelle bibliothèque d'apprentissage statistique pour Python 3 avec un accent particulier mis sur les modèles temporels. Appelée tick, cette bibliothèque repose sur une implémentation en C++ et les algorithmes d'optimisation issus de l'état de l'art pour réaliser des estimations très rapides dans un environnement multi-cœurs. Publiée sur Github, cette bibliothèque a été utilisée tout au long de cette thèse pour effectuer des expériences. / The common thread of this thesis is the study of Hawkes processes. These point processes decrypt the cross-causality that occurs across several event series. Namely, they retrieve the influence that the events of one series have on the future events of all series. For example, in the context of social networks, they describe how likely an action of a certain user (such as a Tweet) will trigger reactions from the others.The first chapter consists in a general introduction on point processes followed by a focus on Hawkes processes and more specifically on the properties of the widely used exponential kernels parametrization. In the following chapter, we introduce an adaptive penalization technique to model, with Hawkes processes, the information propagation on social networks. This penalization is able to take into account the prior knowledge on the social network characteristics, such as the sparse interactions between users or the community structure, to reflect them on the estimated model. Our technique uses data-driven weighted penalties induced by a careful analysis of the generalization error.Next, we focus on convex optimization and recall the recent progresses made with stochastic first order methods using variance reduction techniques. The fourth chapter is dedicated to an adaptation of these techniques to optimize the most commonly used goodness-of-fit of Hawkes processes. Indeed, this goodness-of-fit does not meet the gradient-Lipschitz assumption that is required by the latest first order methods. Thus, we work under another smoothness assumption, and obtain a linear convergence rate for a shifted version of Stochastic Dual Coordinate Ascent that improves the current state-of-the-art. Besides, such objectives include many linear constraints that are easily violated by classic first order algorithms, but in the Fenchel-dual problem these constraints are easier to deal with. Hence, our algorithm's robustness is comparable to second order methods that are very expensive in high dimensions.Finally, the last chapter introduces a new statistical learning library for Python 3 with a particular emphasis on time-dependent models, tools for generalized linear models and survival analysis. Called tick, this library relies on a C++ implementation and state-of-the-art optimization algorithms to provide very fast computations in a single node multi-core setting. Open-sourced and published on Github, this library has been used all along this thesis to perform benchmarks and experiments.

Traditionnellement, dans le domaine avionique les logiciels utilisés à bord de l’avion sont totalement séparés des logiciels utilisés au dehors afin d’éviter toutes interaction qui pourrait corrompre les systèmes critiques à bord de l’avion. Cependant, les nouvelles générations d’avions exigent plus d’interactions avec le monde ouvert avec pour objectif de proposer des services étendu, générant ainsi un flux d’information potentiellement dangereux. Dans une précédente étude, nous avons proposé l’utilisation de la virtualisation pour assurer la sûreté de fonctionnement d’applications critiques assurant des communications bidirectionnelles entre systèmes critiques et systèmes non sûr. Dans cette thèse nous proposons deux contributions.La première contribution propose une méthode de comparaison d’hyperviseur. Nous avons développé un banc de test permettant de mesurer les performances d’un système virtualisé. Dans cette étude, différentes configurations ont été expérimentées, d’un système sans OS à une architecture complète avec un hyperviseur et un OS s’exécutant dans une machine virtuelle. Plusieurs tests (processeur, mémoire et réseaux) ont été mesurés et collectés sur différents hyperviseurs.La seconde contribution met l’accent sur l’amélioration d’une architecture de sécurité existante. Un mécanisme de comparaison basé sur l’analyse des traces d’exécution est utilisé pour détecter les anomalies entre instances d’application exécutées sur diverse machines virtuelles. Nous proposons de renforcer le mécanisme de comparaison à l’exécution par l’utilisation d’un modèle d’exécution issu d’une analyse statique du bytecode Java.Afin de valider notre approche, nous avons développé un prototype basé sur un cas d’étude identifié avec Airbus qui porte sur l’utilisation d’un ordinateur portable dédié à la maintenance / Traditionally, in avionics, on-board aircraft software used to be totally separated from open-world software in order to avoid any interaction that could corrupt critical on-board systems. However, new aircraft generations require more interaction with off-board systems to provide extended services, which makes these information flows potentially dangerous.In a previous work, we have proposed the use of virtualization to ensure dependability of critical applications despite bidirectional communication between critical on-board systems and untrusted off-board systems. In this thesis, we propose two contributions.The first contribution concerns the establishment of a benchmark of hypervisors. We have developed a test bed to assess the performance impact induced by the use of virtualization. In this work, various configurations have been experimented ranging from a basic machine without an OS up to the complete architecture featuring a hypervisor and an OS running in a virtual machine. Several tests (computation, memory, and network) are carried out, and timing measures are collected on different hypervisors.The second contribution focuses on the improvement of an existing security architecture. A comparison mechanism based on the analysis of execution traces is used to detect discrepancies between replicas supported by diverse virtual machines. We proposeto strengthen the comparison mechanism at runtime by the use of an execution model, derived from a static analysis of the java bytecode

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Québec Université Laval, Bibliothèque 2015

Les logiciels actuels sont de grandes tailles, complexes et critiques. Le besoin de qualité exige beaucoup de tests, ce qui consomme de grandes quantités de ressources durant le développement et la maintenance de ces systèmes. Différentes techniques permettent de réduire les coûts liés aux activités de test. Notre travail s’inscrit dans ce cadre, est a pour objectif d’orienter l’effort de test vers les composants logiciels les plus à risque à l’aide de certains attributs du code source. À travers plusieurs démarches empiriques menées sur de grands logiciels open source, développés avec la technologie orientée objet, nous avons identifié et étudié les métriques qui caractérisent l’effort de test unitaire sous certains angles. Nous avons aussi étudié les liens entre cet effort de test et les métriques des classes logicielles en incluant les indicateurs de qualité. Les indicateurs de qualité sont une métrique synthétique, que nous avons introduite dans nos travaux antérieurs, qui capture le flux de contrôle ainsi que différentes caractéristiques du logiciel. Nous avons exploré plusieurs techniques permettant d’orienter l’effort de test vers des composants à risque à partir de ces attributs de code source, en utilisant des algorithmes d’apprentissage automatique. En regroupant les métriques logicielles en familles, nous avons proposé une approche basée sur l’analyse du risque des classes logicielles. Les résultats que nous avons obtenus montrent les liens entre l’effort de test unitaire et les attributs de code source incluant les indicateurs de qualité, et suggèrent la possibilité d’orienter l’effort de test à l’aide des métriques. / Current software systems are large, complex and critical. The need for quality requires a lot of tests that consume a large amount of resources during the development and the maintenance of systems. Different techniques are used to reduce the costs of testing activities. Our work is in this context. It aims to guide the unit testing effort distribution on the riskiest software components using the source code attributes. We conducted several empirical analyses on different large object-oriented open source software systems. We identified and studied several metrics that characterize the unit testing effort according to different perspectives. We also studied their relationships with the software class metrics including quality indicators. The quality indicators are a synthetic metric that we introduced in our previous work. It captures control flow and different software attributes. We explored different approaches for unit testing effort orientation using source code attributes and machine learning algorithms. By grouping software metrics, we proposed an effort orientation approach based on software class risk analysis. In addition to the significant relationships between testing metrics and source code attributes, the results we obtained suggest the possibility of using source code metrics for unit testing effort orientation.

Cette recherche porte sur l’image de synthèse et le réalisme visuel considérés à la fois comme outils d’acquisition de connaissances et supports à la conception architecturale assistée par ordinateur (CAAO). L’objectif est de documenter et valider l’apport du réalisme visuel, contenu dans les images de synthèse, au processus d’élaboration du projet architectural. L’hypothèse validée est une « corrélation » des valeurs d’irradiance et de radiance avec le degré de réalisme des images de synthèse. Le résultat pratique de ce travail est la proposition d’une méthodologie d’évaluation du réalisme visuel basé sur l’estimation des valeurs d’irradiance et de radiance à l’aide du système Radiance. Ce protocole précise pour la génération des images de synthèse les programmes et paramètres, l’ordre et leur séquence d’utilisation pour la génération des images de synthèse. Enfin, ce protocole inclut une procédure appropriée au transfert de fichiers entre le logiciel formZ et le système Radiance. / This research is concerned with synthesized images and visual realism as knowledge generation tools for CAAD (Computer Aided Architectural Design). The research goal is to document and validate contained visual realism in synthesized images to the architectural project elaboration process. The validated hypothesis is a « correlation » of irradiance and radiance values with the degree of visuel realism of synthesized images. As a practical outcome, this work proposes an evaluation methodology of visual realism based on irradiance and radiance values estimation with Radiance System. This protocol defines the programs and parameters to be used and their sequence to generate synthetic images. Furthermore, the protocol includes a files transfer procedure from formZ to Radiance System.

Le but de cette recherche de développement en technologie éducative est de concevoir, produire et mettre à l'essai un logiciel d’aide à l'apprentissage appelé GUITAKOR. Avec GUITAKOR, l'apprenant introduit par le clavier de l'ordinateur un diagramme et ce logiciel génère le ou les noms de cet accord (s'il y a lieu ) et fait entendre les sons en arpège. Il s'agit d'un processus systématique de résolution d'un type de problème où l'ordinateur est utilisé comme un simulateur (simuler la guitare) et comme générateur de réponse (trouver le nom). Par un questionnaire d'attitudes, sont évalués les opinions et commentaires des apprenants et des enseignants mis en contact avec ce nouvel outil pédagogique développé dans le cadre de cette étude. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2016

Avec l'augmentation de l'utilisation des ordinateurs et des appareils mobiles, et la hausse du prix de l'électricité, la gestion énergétique des logiciels est devenue une nécessité pour des logiciels, appareils et services durables. La consommation énergétique augmente dans les technologies informatiques, notamment à cause de l'augmentation de l'utilisation des services web et distribuée, l'informatique dans les nuages, ou les appareils mobiles. Par conséquent, des approches de gestion de l'énergie ont été développées, de l'optimisation du code des logiciels, à des stratégies d'adaptation basées sur l'utilisation des ressources matérielles. Afin de répondre à ces lacunes, nous présentons dans cette thèse, des modèles énergétiques, approches et outils pour estimer fidèlement la consommation énergétique des logiciels, au niveau de l'application, et au niveau du code, et pour inférer le modèle d'évolution énergétique des méthodes basé sur leurs paramètres d'entrées. Nous proposons aussi Jalen et Jalen Unit, des frameworks énergétiques pour estimer la consommation énergétique de chaque portion de code de l'application, et pour inférer le modèle d'évolution énergétique des méthodes en se basant sur des études et expériences empiriques. En utilisant des modèles énergétiques et d'outils d'estimations logicielles, nous pouvons proposer des informations énergétiques précises sans avoir besoin de wattmètres ou d'investissement de matériels de mesures énergétiques. Les informations énergétiques que nous proposons, offrent aussi aux approches de gestion énergétique des mesures directes et précises pour leurs approches d'adaptations et d'optimisations énergétiques. Ces informations énergétiques établissent aussi un modèle d'évolution énergétique des logiciels en se basant sur leurs paramètres d'entrées. Cela offre aux développeurs une connaissance plus profonde sur l'efficacité énergétique dans les logiciels. Cette connaissance amènera les développeurs à choisir un certain code au lieu d'un autre en se basant sur son efficacité énergétique. Les expérimentations utilisant l'implémentation de nos modèles énergétiques offrent des informations importantes sur comment et où l'énergie est consommée dans les logiciels. Plus particulièrement, nous proposons des comparaisons empiriques des langages de programmation (LP), des implémentations d'algorithmes, du coût de l'utilisation d'une machine virtuelle dans les LP, des options des compilateurs, et des primitives d'entrées/sorties. Nos outils permettent aussi de détecter les hotspots énergétiques dans les logiciels, permettant ainsi de focaliser sur les principaux endroits où davantage d'études sont nécessaires pour l'optimisation énergétique. Finalement, nous démontrons comment notre framework d'étude empirique permet de détecter les modèles d'évolution énergétique en se basant sur les stratégies d'évolution des paramètres d'entrées. Grâce à notre contribution, nous visons d'évoluer la connaissance dans le domaine de la consommation énergétique dans les logiciels, en proposant des modèles, des approches et des outils pour mesurer avec précision la consommation énergétique à des grains plus fins. En un mot, nous avons construit un microscope logiciel et énergétique, et avons mener des expérimentations afin de comprendre comment l'énergie est consommée dans les logiciels, et les chemins à prendre pour produire des logiciels optimisés énergétiquement.