La microélectronique a montré une évolution rapide motivée par l'accroissement des performances et par l'abaissement des coûts. Le marché des mémoires est un domaine clé de ce secteur. L'enjeu majeur est d'accéder à la mémoire universelle qui remplacera toutes les autres en associant la densité et l'endurance "illimitée" des DRAM, la rapidité des SRAM et la non-volatilité des Flash. Nous nous sommes intéressés aux technologies MRAM et OxRRAM possédant l'avantage d'être, comme la technologie Flash, non volatile et compatible avec la technologie MOS. Elles promettent également, suivant l'architecture adoptée, d'être aussi rapides qu'une SRAM, aussi dense qu'une DRAM et avoir une endurance quasi-illimitée. Ces technologies reposent sur des concepts dans lesquels la discrimination des deux états du point mémoire est assurée par un changement de résistance. La première partie de cette thèse a été consacrée à la technologie MRAM et notamment à la fiabilité de l'oxyde tunnel intégré dans la jonction magnétique, élément de base des cellules mémoires MRAM. La seconde partie a été axée sur le développement et la compréhension des mécanismes physiques de programmation des mémoires OxRRAM intégrant un oxyde binaire NiO dans l'élément de mémorisation. Un accent particulier a été porté sur le développement d'une solution technologique simple dans son mode de fabrication et permettant d'aboutir à un empilement présentant des performances électriques conformes aux spécifications. Il est alors possible d'envisager l'intégration de l'oxyde de nickel dans des structures de très faibles dimensions et de viser une réduction substantielle de la taille de la cellule mémoire

A ce jour, nous savons peu de choses sur la manière dont la mémoire épisodique quotidienne, visuellement riche et complexe en termes d'éléments contextuels, est affectée par le vieillissement normal contrairement aux connaissances acquises dans le domaine du vieillissement sur la mémoire épisodique verbale ou visuelle au moyens des tests traditionnels ou des procédures de laboratoire comme le paradigme de rappel libres multi-essais (e.g., utilisé par le California Verbal Learning Test). La présente thèse s'est par conséquent attachée à implémenter ce paradigme traditionnel de rappels libres multi-essais d'évaluation de la mémoire épisodique au sein d'un dispositif RV simulant une visite dans un appartement, le HOMES test (Human Objet Memory of Everyday Scenes test). Cette procédure permet de dériver des indices d'apprentissage, de catégorisation, d'interférence proactive, de bénéfice de la reconnaissance comparée au rappel libre, et de fausses reconnaissances. A cela, nous nous sommes intéressés aux relations entre la mémoire quotidienne et l'action à travers l'effet de navigation active. A l'aide d'études comparatives, nous avons retrouvé le profil mnésique classiquement observé avec le test " papier-crayon ", excepté pour l'interférence proactive qui n'est pas observée comme augmentée chez les participants âgés. En effet, des scores de rappel réduits, un bénéfice accru de la reconnaissance, une sensibilité augmentée aux fausses reconnaissances, et des capacités de regroupements sémantiques sont obtenus. Chez les jeunes adultes avec traumatisme crânien (étude 1), un profil identique est observé alors qu'un profil bien différent est obtenu auprès des patients avec maladie Alzheimer (étude 2) avec notamment un tableau associant des déficits plus marqués et des capacités de catégorisation altérées. Les études 3 et 4 adressant l'effet de navigation active chez le sujet jeune et âgé, ont mis en évidence un effet bénéfique de la navigation active sur la reconnaissance chez les deux groupes de sujets. Par contre, la navigation active diminuait les fausses reconnaissances des jeunes mais augmentait celles des âgés. Nous discutons les résultats de ces études sur la mémoire quotidienne à travers les hypothèses de déficit-item spécifique et du déclin fronto-exécutif du vieillissement normal.

Devant l’importance de la lecture dans notre société actuelle, il importe de se questionner sur les façons qui peuvent être mises en œuvre, dès le début du primaire, afin d’aider les élèves à apprendre à lire et à surmonter leurs difficultés en lecture. Lorsque l’on considère les effets bénéfiques que peut avoir l’apprentissage musical sur un ensemble d’habiletés non musicales, dont la mémoire, il devient pertinent de se questionner sur les effets possibles de la musique sur les habiletés en lecture. Alors qu’un lien semble présent dans l’ensemble des études consultées, la nature de ce lien, à savoir s’il s’agit d’une relation causale, reste indéterminée. Devant les résultats parfois contradictoires observés dans la littérature scientifique et considérant l’absence de recherches menées en contexte majoritairement francophone, le but de notre étude était d’évaluer les effets de deux programmes d’entraînement (lecture seulement et lecture-musique) sur le développement des habiletés de lecture, de musique et de mémoire d’élèves de 2e année du primaire au Québec. Un design quasi expérimental avec prétest et post-test a été employé. Les sujets (n=94) ont été divisés en trois groupes : lecture seulement (LS, n=44), lecture-musique (LM, n=34) et contrôle (n=16). Les programmes expérimentaux ont pris place pendant quatre mois à raison de trois périodes par cycle de dix jours. Selon l’analyse des résultats, il semblerait que les programme LS et LM aient pu avoir un effet favorable sur la précision en lecture, le vocabulaire réceptif, la morphosyntaxe et la mémoire spatiale. Toutefois, cet effet n’est pas significatif sur le plan statistique puisque tous les groupes étaient considérés comme équivalents non seulement au prétest, mais également au post-test, pour l’ensemble des variables. Par ailleurs, les trois groupes se sont significativement améliorés en compréhension, en déchiffrement et en vitesse de lecture. L’ensemble des résultats a été mis en relation avec les études antérieures menées sur le sujet et le contexte précis de l’étude afin de dégager des pistes pertinentes de recherches ultérieures.

Les tâches d’empan simples sont classiquement utilisées pour évaluer la mémoire à court terme, tandis que les tâches d’empan complexes sont généralement considérées comme spécifiques de la mémoire de travail. Par construction, les tâches d’empan complexes étant plus difficiles,en raison de l’utilisation d’une tâche concurrente, l’empan moyen est généralement plus faible (4 ± 1 items) que dans les tâches d’empan simples (7 ± 2 items). Une raison possible de cet écart est que sans tâche concurrente, les participants peuvent tirer profit du temps libre entre les stimuli pour détecter et recoder des régularités présentes dans la série de stimuli afin de regrouper les stimuli en 4 ± 1 chunks. Notre hypothèse principale est que la compression de l’information en mémoire immédiate est un indicateur pertinent pour étudier la relation entre la capacité de mémoire immédiate et l’intelligence fluide. L’idée est que les deux dépendent de la qualité du traitement de l’information, autrement dit, selon nos hypothèses, d’une interaction entre traitement et stockage. Nous avons développé plusieurs tâches de mesure d’empan de chunks dans lesquelles la compressibilité de l’information a été estimée en utilisant différentes mesures de complexité algorithmique. Les résultats ont montré que la compressibilité peut être utilisée pour prédire la performance en mémoire de travail, et que la capacité à compresser l’information est un bon prédicteur de l’intelligence fluide. Nous concluons que la capacité à compresser l’information en mémoire de travail est la raison pour laquelle à la fois traitement et stockage de l’information sont liés à l’intelligence. / Simple span tasks are tasks commonly used to measure short-term memory, while complex span tasks are usually considered typical measures of working memory. Because complex span tasks were designed to create a concurrent task, the average span is usually lower (4 ± 1items) than in simple span tasks (7±2 items). One possible reason for measuring higher spansduring simple span tasks is that participants can take profit of the spare time between the stimuli to detect, and recode regularities in the stimulus series (in the absence of a concurrent task), and such regularities can be used to pack a few stimuli into 4 ± 1 chunks. Our main hypothesis was that information compression in immediate memory is an excellent indicator for studying the relationship between immediate-memory capacity and fluid intelligence. The idea is that both depend on the efficiency of information processing, and more precisely, on the interaction between storage and processing. We developed various span tasks measuringa chunking capacity, in which compressibility of memoranda was estimated using different algorithmic complexity metrics. The results showed that compressibility can be used to predictworking-memory performance, and that fluid intelligence is well predicted by the ability to compress information.We conclude that the ability to compress information in working memoryis the reason why both manipulation and retention of information are linked to intelligence.

Les architectures parallèles hybrides constituées d'un grand nombre de noeuds de calcul multi-coeurs/GPU connectés en réseau offrent des performances théoriques très élevées, de l'ordre de quelque dizaines de TeraFlops. Mais la programmation efficace de ces machines reste un défi à cause de la complexité de l'architecture et de la multiplication des modèles de programmation utilisés. L'objectif de cette thèse est d'améliorer la programmation des applications scientifiques denses sur les architectures parallèles hybrides selon trois axes: réduction des temps d'exécution, traitement de données de très grande taille et facilité de programmation. Nous avons pour cela proposé un modèle de programmation à base de directives appelé DSTEP pour exprimer à la fois la distribution des données et des calculs. Dans ce modèle, plusieurs types de distribution de données sont exprimables de façon unifiée à l'aide d'une directive "dstep distribute" et une réplication de certains éléments distribués peut être exprimée par un "halo". La directive "dstep gridify" exprime à la fois la distribution des calculs ainsi que leurs contraintes d'ordonnancement. Nous avons ensuite défini un modèle de distribution et montré la correction de la transformation de code du domaine séquentiel au domaine distribué. À partir du modèle de distribution, nous avons dérivé un schéma de compilation pour la transformation de programmes annotés de directives DSTEP en des programmes parallèles hybrides. Nous avons implémenté notre solution sous la forme d'un compilateur intégré à la plateforme de compilation PIPS ainsi qu'une bibliothèque fournissant les fonctionnalités du support d'exécution, notamment les communications. Notre solution a été validée sur des programmes de calcul scientifiques standards tirés des NAS Parallel Benchmarks et des Polybenchs ainsi que sur une application industrielle. / Clusters of multicore/GPU nodes connected with a fast network offer very high therotical peak performances, reaching tens of TeraFlops. Unfortunately, the efficient programing of such architectures remains challenging because of their complexity and the diversity of the existing programming models. The purpose of this thesis is to improve the programmability of dense scientific applications on hybrid architectures in three ways: reducing the execution times, processing larger data sets and reducing the programming effort. We propose DSTEP, a directive-based programming model expressing both data and computation distribution. A large set of distribution types are unified in a "dstep distribute" directive and the replication of some distributed elements can be expressed using a "halo". The "dstep gridify" directive expresses both the computation distribution and the schedule constraints of loop iterations. We define a distribution model and demonstrate the correctness of the code transformation from the sequential domain to the parallel domain. From the distribution model, we derive a generic compilation scheme transforming DSTEP annotated input programs into parallel hybrid ones. We have implemented such a tool as a compiler integrated to the PIPS compilation workbench together with a library offering the runtime functionality, especially the communication. Our solution is validated on scientific programs from the NAS Parallel Benchmarks and the PolyBenchs as well as on an industrial signal procesing application.

Doctorat en sciences psychologiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Doctorat en sciences psychologiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Comment les différentes formes de mémoire sont-elles encodées et comment interagissent-elles ? L'identification des réseaux neuronaux sous-jacents aux différentes formes de mémoire est une approche performante qui permet de mieux comprendre la dynamique des phases de mémoire et leurs interactions. La Drosophile représente un modèle de choix pour l'étude des mécanismes d'apprentissage et de mémorisation. Son cerveau est composé de 100.000 neurones et des outils génétiques permettent d'étudier fonctionnellement les circuits neuronaux avec une résolution proche du neurone unique. On utilise deux sortes d’apprentissage olfactif associatif : l’un, appétitif, repose sur l’association entre une odeur etdu sucre, et l’autre, aversif, associe une odeur et des chocs électriques. On distingue deux types de mémoires appétitives, une à court-terme et une à long-terme. Notre équipe a montré récemment que ces mémoires appétitives se forment indépendamment. La mémoire aversive a été décomposée en deux mémoires labiles à court-terme et à moyen terme, et deux mémoires consolidées : la mémoire à long terme (LTM) qui repose sur une synthèse protéique de novo et la mémoire résistante à l’anesthésie (ARM). Les corps pédonculés (CP), le centre de l'apprentissage et de la mémoire olfactive de la Drosophile, forment une structure bilatérale d’environ 2.000 neurones par hémisphère cérébral, appelés cellules de Kenyon. Celles-ci ont été classées en trois sous-types–γ, αβ et α’β’–en fonction des ramifications de leurs projections axonales qui définissent trois lobes médians (β, β’, γ) et deux verticaux (α, α’). Certains réseaux neuronaux responsables du rappel de la mémoire ont été caractérisés mais la correspondance entre ces réseaux et les phases de mémoire n’est encore que parcellaire. Grâce à des outils thermogénétiques nous pouvons inhiber une population neuronale restreinte pendant la phase de rappel spécifiquement. Au cours de ma thèse j'ai affiné la dissection des différentes phases de mémoire olfactive tant au niveau comportemental qu'au niveau des réseaux neuronaux. Nous avons pu attribuer à chaque phase de mémoire un réseau neuronal précis allant des neurones intrinsèques des CP aux neurones efférents impliqués dans le rappel de la mémoire. Nous avons ainsi mis en évidence une distribution spatio-temporelle de six phases de mémoires aversives mettant en jeu des réseaux neuronaux distincts et complémentaires. Nous avons montré que la ARM, jusqu’ici considérée comme une phase de mémoire unique est en réalité une mémoire composite. Nous avons identifié et localisé trois formes de ARM : la ARM immédiate, la ARM à moyen terme et la ARM à long-terme localisées respectivement dans les neurones αβ, γ et α’β’. Les deux formes séquentielles de mémoire labile immédiate et à moyen-terme ont été localisées dans les neurones γ et αβ respectivement. Nous avons aussi identifié les neurones extrinsèques de rappel de ces différentes formes de mémoire. Nous avons montré que les neurones MB-V2, précédemment décrits par notre équipe, assurent le rappel des mémoires localisées dans les neurones αβ et α’β’. Nous avons également identifié un nouveau type de neurones impliqués dans le rappel mnésique, les neurones MB-M6, efférents aux lobes γ et β’. Il existe un neurone MB-M6 par hémisphère. Ceux-ci sont impliqués dans le rappel des phases de mémoire aversive impliquant les neurones γ et α’β’. Nous avons aussi montré que les neurones MB-M6 sous tendent le rappel de la mémoire appétitive à court-terme. Ces découvertes permettent de dresser un tableau complet des circuits de sortie des corps pédonculés sous-tendant chaque phase de mémoire. Ce schéma global laisse apparaître qu’à un temps donné, deux formes de mémoire distinctes ne partagent jamais le même circuit. Nos travaux ouvrent la voie à l’étude comparée des modifications physiologiques encodant les différentes formes de mémoire associative chez la Drosophile. / A fly can form robust aversive associative olfactory memory after pairing an odor with electric shocks. Appetitive memory forms in a starved fly after pairing an odor with sugar delivery. Both types of olfactory memory rely on the mushroom bodies (MBs), a paired lobed structure of ∼2,000 neurons—the Kenyon cells (KCs)—per brain hemisphere. Based on their axonal morphology, KCs are classed into three different subtypes: axons from α/β and α′/β′ KCs branch into vertical (α and α′) and medial (β and β′) lobes, whereas axons from γ neurons form only a medial γ lobe. Drosophila can form two types of consolidated memories: LTM, which relies on de novo protein synthesis, and ARM, which does not. Droophila can also sequetially forms an immediate labile memory and a middle term labile memory.We have demonstrated a spatio-temporal distribution of six phases of aversive memories involving distinct and complementary neural networks. We have identified and located three forms of ARM: immediate ARM, middle term ARM and long-term ARM located respectively in αβ neurons, γ and α'β’. Both sequential forms of immediate labile memory and middle term memory were localized in γ and αβ neurons respectively. We also identified the extrinsic neurons required for the retrieval of these different forms of memory. We showed that MB-V2 neurons, previously described by our team, ensure the recall of memories localized in αβ and α'β’ neurons. We identified a specific pair of MB-efferent neurons, named M6 neurons. These are involved in the retrieval of aversive memories involving γ and α'β ‘ neurons. We have also shown that MB-M6 neurons are required for the retrieval of appetitive short-term memory.

Devant l’importance de la lecture dans notre société actuelle, il importe de se questionner sur les façons qui peuvent être mises en œuvre, dès le début du primaire, afin d’aider les élèves à apprendre à lire et à surmonter leurs difficultés en lecture. Lorsque l’on considère les effets bénéfiques que peut avoir l’apprentissage musical sur un ensemble d’habiletés non musicales, dont la mémoire, il devient pertinent de se questionner sur les effets possibles de la musique sur les habiletés en lecture. Alors qu’un lien semble présent dans l’ensemble des études consultées, la nature de ce lien, à savoir s’il s’agit d’une relation causale, reste indéterminée. Devant les résultats parfois contradictoires observés dans la littérature scientifique et considérant l’absence de recherches menées en contexte majoritairement francophone, le but de notre étude était d’évaluer les effets de deux programmes d’entraînement (lecture seulement et lecture-musique) sur le développement des habiletés de lecture, de musique et de mémoire d’élèves de 2e année du primaire au Québec. Un design quasi expérimental avec prétest et post-test a été employé. Les sujets (n=94) ont été divisés en trois groupes : lecture seulement (LS, n=44), lecture-musique (LM, n=34) et contrôle (n=16). Les programmes expérimentaux ont pris place pendant quatre mois à raison de trois périodes par cycle de dix jours. Selon l’analyse des résultats, il semblerait que les programme LS et LM aient pu avoir un effet favorable sur la précision en lecture, le vocabulaire réceptif, la morphosyntaxe et la mémoire spatiale. Toutefois, cet effet n’est pas significatif sur le plan statistique puisque tous les groupes étaient considérés comme équivalents non seulement au prétest, mais également au post-test, pour l’ensemble des variables. Par ailleurs, les trois groupes se sont significativement améliorés en compréhension, en déchiffrement et en vitesse de lecture. L’ensemble des résultats a été mis en relation avec les études antérieures menées sur le sujet et le contexte précis de l’étude afin de dégager des pistes pertinentes de recherches ultérieures.

La mémoire prospective (MP) est la capacité de se souvenir d’exécuter une action dans le futur. La MP se distingue de la mémoire rétrospective (MR) notamment par le fait que la récupération du souvenir doit être auto-initiée alors qu’on est occupé par une autre tâche. L’objectif principal de cette thèse est de mieux comprendre la communauté et la spécificité des processus mnésiques et de contrôle impliqués dans les situations de MP par rapport aux situations de MR comme une tâche de reconnaissance. La démarche est d’imbriquer une action planifiée dans des tâches dont la demande mnésique et la difficulté sont contrôlées. Nous étudions ainsi l’interférence réciproque entre la MP et la MR. Nous étudions également les stratégies de maintien en fonction de la présence ou non d’un indice d’exécution. Les données comportementales montrent que l’action est exécutée plus rapidement sans indice d’exécution qu’avec indice, ce qui suggère un maintien actif sans indice. La MR interfère avec les performances de MP. Les mesures du modèle DPSD de la MR montrent qu’imbriquer une action planifiée dans une tâche de reconnaissance module le contrôle de la décision de reconnaissance et que le maintien actif interfère avec la familiarité. Enfin les résultats électrophysiologiques montrent une positivité pariétale modulée à la fois par la récupération d’une action planifiée et par une tâche classique de reconnaissance. Ces résultats suggèrent 1) une communauté des processus mnésiques en MP et en MR, mais 2) qu’être dans un mode de fonctionnement plus contrôlé est une spécificité de la MP, et que 3) le maintien actif est une caractéristique importante de la MP. / Prospective memory (PM) refers to the ability to remember to perform an action at some point in the future. Prospective memory is distinct from retrospective memory (RM) particularly because retrieval of the memory must be self-initiated while being engaged in an ongoing task. The main goal of this thesis was to better understand shared and specific memory and control processes involved in PM situations compared to RM situations (e.g., a recognition task). Our approach was to use tasks whose memory demand and difficulty were controlled and in which an intended action was embodied. This allows to study the mutual interference between PM and RM. We also studied maintenance strategies while manipulating the presence of an execution cue. Behavioural data showed that execution of the intended action was faster without than with a cue: this suggests active maintenance without an execution cue. RM interferes with PM performance. Measurements of the DPSD model showed that the embodiment of an intended action in a recognition task influences the control of the recognition decision, and that active maintenance interferes with familiarity. Finally, electrophysiological data show a parietal positivity modulated by the retrieval of an intended action and by a recognition task. These results support the idea that 1) PM and RM share common memory processes, but 2) that PM specifically forces a more controlled operating mode, and that 3) active maintenance is an important characteristic of PM.