Cette recherche porte sur des questions relatives à la conception des interfaces humain-ordinateur. Elle s’inscrit dans le courant des recherches sur l’utilisabilité et elle s’intéresse particulièrement aux approches centrées sur l’utilisateur. Nous avons été très souvent témoin des difficultés éprouvées par les utilisateurs dans l’usage de certaines interfaces interactives et nous considérons que ces difficultés découlent d’un problème de design. Le design d’interface doit être basé sur les besoins de l’utilisateur dans le cadre de ses activités, dont les caractéristiques devaient être bien comprises et bien prises en considération pour mener à la conception d’interfaces qui respectent les critères d’utilisabilité. De plus, la communauté des chercheurs ainsi que l’industrie admettent maintenant que pour améliorer le design, il est crucial de développer les interfaces humain-ordinateur au sein d’une équipe multidisciplinaire. Malgré les avancées significatives dans le domaine du design centrées sur l’utilisateur, les visées annoncées sont rarement réalisées. La problématique étudiée nous a conduit à poser la question suivante : En tant que designer d’une équipe multidisciplinaire de conception, comment modifier la dynamique de collaboration et créer les conditions d’une conception véritablement centrée sur l’interaction humain-ordinateur ? Notre démarche de recherche a été guidée par l’hypothèse voulant que l’activité de design puisse être le moyen de faciliter la création d’un langage commun, des échanges constructifs entre les disciplines, et une réflexion commune centrée sur l’utilisateur. La formulation de cette hypothèse nous a mené à réfléchir sur le rôle du designer. Pour mener cette recherche, nous avons adopté une méthodologie mixte. Dans un premier temps, nous avons utilisé une approche de recherche par projet (recherche-projet) et notre fonction était celle de designer-chercheur. La recherche-projet est particulièrement appropriée pour les recherches en design. Elle privilégie les méthodes qualitatives et interprétatives ; elle étudie la situation dans sa complexité et de façon engagée. Nous avons effectué trois études de cas successives. L’objectif de la première étude était d’observer notre propre rôle et nos interactions avec les autres membres de l’équipe de projet pendant le processus de design. Dans la seconde étude, notre attention a été portée sur les interactions et la collaboration de l’équipe. Nous avons utilisé le processus de design comme méthode pour la construction d’un langage commun entre les intervenants, pour enrichir les réflexions et pour favoriser leur collaboration menant à redéfinir les objectifs du projet. Les limites de ces deux cas nous ont conduit à une intervention différente que nous avons mise en œuvre dans la troisième étude de cas. Cette intervention est constituée par la mise en place d’un atelier intensif de conception où les intervenants au projet se sont engagés à développer une attitude interdisciplinaire permettant la copratique réflexive pour atteindre les objectifs d’un projet de construction d’un site web complexe centré sur l’utilisateur. L’analyse et l’interprétation des données collectées de ces trois études de cas nous ont conduit à créer un modèle théorique de conception d’interface humain-ordinateur. Ce modèle qui informe et structure le processus de design impliquant une équipe multidisciplinaire a pour objectif d’améliorer l’approche centrée sur l’utilisateur. Dans le cadre de ce modèle, le designer endosse le rôle de médiateur en assurant l’efficacité de la collaboration de l’équipe. Dans un deuxième temps, afin de valider le modèle et éventuellement le perfectionner, nous avons utilisé une approche ethnographique comportant des entrevues avec trois experts dans le domaine. Les données des entrevues confirment la validité du modèle ainsi que son potentiel de transférabilité à d’autres contextes. L’application de ce modèle de conception permet d’obtenir des résultats plus performants, plus durables, et dans un délai plus court. / In complex design projects, problems typically arise when the design process is undertaken by multi-disciplinary groups of experts as well as non-experts because they do not share a common vision about the user’s needs, do not have identical goals related to the task, and do not have a common language to have productive dialogues as the design process progresses. This research addressed issues related to the human-centered design approach within the context of human-computer interfaces (HCI). It explored ways in which a designer can create conditions whereby various contributors involved in the design process can benefit from the potential that the multi-disciplinary context afford to enrich their personal knowledge and reflection and at the same time work efficiently and collaboratively to design an interface that is user centered. The research used a mixed methodology. In the first instance, a project-grounded research (research through design) was used in three successive case studies with increasing degrees of intervention and control by the researcher. Project-grounded research involves the development of knowledge and theory related to the design activity in an authentic design project. The focus of the first case was for the designer/researcher to observe her role and interaction with others during the design process. In the second case, the focus shifted to the collaborative interactions. The design process was used as a method to foster consensus building and the adoption of a common language to communicate and mutual goals to aim for. Limitations identified in these two cases led to the design of an intervention that was implemented in the third case. This intervention comprised an intensive workshop whereby team members engaged in an interdisciplinary attitude building exercise leading to joint-reflective practice toward achieving the goal which was to create a website. Data generated from these three cases informed the development of a theoretical model that represents steps of “optimal” collaborative design process, focusing on user-centeredness. In this model, the designer is attributed the additional and central role of mediator (designer as mediator) that facilitates the convergence of disparate foci and ways of thinking. In the second instance, the model was presented to three design experts individually for validation purposes. Interview data collected from this process affirmed the validity of the concepts and relations depicted in the model as well as its transferability potential to other complex contexts. The proposed model has the promise of structuring design activities to unfold in a more efficient and timely manner while being sustainable.

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

Les molécules d’intérêt biologique ont pour caractéristique principale de participer aux processus biologiques, que ce soit au sein d’un organisme du monde du vivant, ou bien dans l’espace (exobiologie). Dans ces deux cas, l’eau joue un rôle prépondérant sur les propriétés des systèmes considérés. Les simulations numériques constituant désormais un élément incontournable pour l’interprétation des expériences, l’objectif de cette thèse sera de tenter de reproduire par des méthodes de chimie quantique les spectres IR expérimentaux relatifs à deux systèmes hydratés : les aérosols de nitrate, présents dans l’atmosphère, ainsi que les bases d’acides nucléiques microhydratées. Ce travail présente une même démarche afin d’obtenir la meilleure adéquation possible entre théorie et expérience. Tout d’abord, le modèle géométrique permettant de représenter au mieux nos systèmes a été recherché à partir de l’utilisation du code GSAM développé au laboratoire. Puis, nous nous sommes attachés à déterminer la méthode théorique la plus adaptée à l’étude de chacun des systèmes. Pour ce faire, différentes méthodes de calcul de structure électronique (dont B3LYP et ses analogues prenant en compte les interactions à moyenne et longue portée B3LYP-D et CAMB3LYP), de traitement vibrationnel (VPT2, VCI-P ou bien DM) ont été testées. L’évolution expérimentale observée pour les nombres d’onde associés aux cinq modes de vibration de l’ion nitrate en fonction du nombre de molécules d’eau au sein de l’aérosol est ainsi reproductible en utilisant un modèle d’agrégats d’agrégats du type (NaNO3,nH2O)3 au niveau calculatoire B3LYP/6-311+G(d,p) à 15cm-1 près. En ce qui concerne les bases d’acides nucléiques (X=C, T, U, A et G) microhydratées, la meilleure représentation d’un environnement aqueux est constitué d’un modèle explicite du type X,nH2O avec n=1 à 5 -déterminé à partir de l’application du code GSAM-, associé à un modèle implicite tel que PCM. La comparaison des nombres d’onde dans la zone de signature vibrationnelle 1000-1800cm-1 pour chaque base et à deux niveaux calculatoires différents B3LYP et B3LYP-D a conduit globalement à favoriser la première. En revanche, les méthodes de traitement vibrationnel dépendantes et indépendantes du temps donnent des résultats voisins dans cette zone, avec un coût calculatoire moins important pour la méthode VPT2. / Molecules with biological interest participate to biological processes in living organisms or in space (exobiology). Water plays a predominant part on properties of considered systems.Since computations take an important part in interpretation of experiments, the aim of this phD will be to try to reproduct IR experimental spectra with methods of quantum chemistry for two different hydrated systems : nitrate aerosols and microhydrated nucleic acid bases. This work presents a same approach to obtain the best agreement between experience and theory. First, the geometrical model for representation of hydration was investigated with the GSAM code developed at the laboratory. Then, the most adapted theoretical method was determined for studies of each system. Different methods of determination of electronic structure, especially B3LYP and their analogs considering medium and long range interactions B3LYP-D and CAMB3LYP, and vibrational treatments (VPT2, VCI-P and MD) were tested. The experimental evolution observed for wavenumbers associated to the five vibrational modes of the nitrate ion depending on the number of water molecules within the aerosol is reproducible using a model of aggregates of molecular clusters labeled (NaNO3,nH2O)3 at the B3LYP/6-311+G(d,p) level of theory : the average discrepancy between theory and experience reaches 15cm-1. Concerning microhydrated nucleic acid bases (X=C, T, U, A et G), the best representation of aqueous environment is made of an explicit model labeled X,nH2O with n=1 to 5 -determined from the application of the GSAM code-, with an implicit one like the PCM model. The comparison of wavenumbers calculated at the B3LYP and B3LYP-D levels of theory in the 1000-1800cm-1 spectral region which represents the vibrational signature for each base favoured the first method. But time-dependent and time-independent methods of vibrational treatment provide comparable results in this region, with a computational cost less important for the VPT2 approach.

La grammaticalité d'une phrase est habituellement conçue comme une notion binaire : une phrase est soit grammaticale, soit agrammaticale. Cependant, bon nombre de travaux se penchent de plus en plus sur l'étude de degrés d'acceptabilité intermédiaires, auxquels le terme de gradience fait parfois référence. À ce jour, la majorité de ces travaux s'est concentrée sur l'étude de l'évaluation humaine de la gradience syntaxique. Cette étude explore la possibilité de construire un modèle robuste qui s'accorde avec ces jugements humains.<br>Nous suggérons d'élargir au langage mal formé les concepts de Gradience Intersective et de Gradience Subsective, proposés par Aarts pour la modélisation de jugements graduels. Selon ce nouveau modèle, le problème que soulève la gradience concerne la classification d'un énoncé dans une catégorie particulière, selon des critères basés sur les caractéristiques syntaxiques de l'énoncé. Nous nous attachons à étendre la notion de Gradience Intersective (GI) afin qu'elle concerne le choix de la meilleure solution parmi un ensemble de candidats, et celle de Gradience Subsective (GS) pour qu'elle concerne le calcul du degré de typicité de cette structure au sein de sa catégorie. La GI est alors modélisée à l'aide d'un critère d'optimalité, tandis que la GS est modélisée par le calcul d'un degré d'acceptabilité grammaticale. Quant aux caractéristiques syntaxiques requises pour permettre de classer un énoncé, notre étude de différents cadres de représentation pour la syntaxe du langage naturel montre qu'elles peuvent aisément être représentées dans un cadre de syntaxe modèle-théorique (Model-Theoretic Syntax). Nous optons pour l'utilisation des Grammaires de Propriétés (GP), qui offrent, précisément, la possibilité de modéliser la caractérisation d'un énoncé. Nous présentons ici une solution entièrement automatisée pour la modélisation de la gradience syntaxique, qui procède de la caractérisation d'une phrase bien ou mal formée, de la génération d'un arbre syntaxique optimal, et du calcul d'un degré d'acceptabilité grammaticale pour l'énoncé.<br>À travers le développement de ce nouveau modèle, la contribution de ce travail comporte trois volets.<br>Premièrement, nous spécifions un système logique pour les GP qui permet la révision de sa formalisation sous l'angle de la théorie des modèles. Il s'attache notamment à formaliser les mécanismes de satisfaction et de relâche de contraintes mis en oeuvre dans les GP, ainsi que la façon dont ils permettent la projection d'une catégorie lors du processus d'analyse. Ce nouveau système introduit la notion de satisfaction relâchée, et une formulation en logique du premier ordre permettant de raisonner au sujet d'un énoncé.<br>Deuxièmement, nous présentons notre implantation du processus d'analyse syntaxique relâchée à base de contraintes (Loose Satisfaction Chart Parsing, ou LSCP), dont nous prouvons qu'elle génère toujours une analyse syntaxique complète et optimale. Cette approche est basée sur une technique de programmation dynamique (dynamic programming), ainsi que sur les mécanismes décrits ci-dessus. Bien que d'une complexité élevée, cette solution algorithmique présente des performances suffisantes pour nous permettre d'expérimenter notre modèle de gradience.<br>Et troisièmement, après avoir postulé que la prédiction de jugements humains d'acceptabilité peut se baser sur des facteurs dérivés de la LSCP, nous présentons un modèle numérique pour l'estimation du degré d'acceptabilité grammaticale d'un énoncé. Nous mesurons une bonne corrélation de ces scores avec des jugements humains d'acceptabilité grammaticale. Qui plus est, notre modèle s'avère obtenir de meilleures performances que celles obtenues par un modèle préexistant que nous utilisons comme référence, et qui, quant à lui, a été expérimenté à l'aide d'analyses syntaxiques générées manuellement.

Cette recherche porte sur des questions relatives à la conception des interfaces humain-ordinateur. Elle s’inscrit dans le courant des recherches sur l’utilisabilité et elle s’intéresse particulièrement aux approches centrées sur l’utilisateur. Nous avons été très souvent témoin des difficultés éprouvées par les utilisateurs dans l’usage de certaines interfaces interactives et nous considérons que ces difficultés découlent d’un problème de design. Le design d’interface doit être basé sur les besoins de l’utilisateur dans le cadre de ses activités, dont les caractéristiques devaient être bien comprises et bien prises en considération pour mener à la conception d’interfaces qui respectent les critères d’utilisabilité. De plus, la communauté des chercheurs ainsi que l’industrie admettent maintenant que pour améliorer le design, il est crucial de développer les interfaces humain-ordinateur au sein d’une équipe multidisciplinaire. Malgré les avancées significatives dans le domaine du design centrées sur l’utilisateur, les visées annoncées sont rarement réalisées. La problématique étudiée nous a conduit à poser la question suivante : En tant que designer d’une équipe multidisciplinaire de conception, comment modifier la dynamique de collaboration et créer les conditions d’une conception véritablement centrée sur l’interaction humain-ordinateur ? Notre démarche de recherche a été guidée par l’hypothèse voulant que l’activité de design puisse être le moyen de faciliter la création d’un langage commun, des échanges constructifs entre les disciplines, et une réflexion commune centrée sur l’utilisateur. La formulation de cette hypothèse nous a mené à réfléchir sur le rôle du designer. Pour mener cette recherche, nous avons adopté une méthodologie mixte. Dans un premier temps, nous avons utilisé une approche de recherche par projet (recherche-projet) et notre fonction était celle de designer-chercheur. La recherche-projet est particulièrement appropriée pour les recherches en design. Elle privilégie les méthodes qualitatives et interprétatives ; elle étudie la situation dans sa complexité et de façon engagée. Nous avons effectué trois études de cas successives. L’objectif de la première étude était d’observer notre propre rôle et nos interactions avec les autres membres de l’équipe de projet pendant le processus de design. Dans la seconde étude, notre attention a été portée sur les interactions et la collaboration de l’équipe. Nous avons utilisé le processus de design comme méthode pour la construction d’un langage commun entre les intervenants, pour enrichir les réflexions et pour favoriser leur collaboration menant à redéfinir les objectifs du projet. Les limites de ces deux cas nous ont conduit à une intervention différente que nous avons mise en œuvre dans la troisième étude de cas. Cette intervention est constituée par la mise en place d’un atelier intensif de conception où les intervenants au projet se sont engagés à développer une attitude interdisciplinaire permettant la copratique réflexive pour atteindre les objectifs d’un projet de construction d’un site web complexe centré sur l’utilisateur. L’analyse et l’interprétation des données collectées de ces trois études de cas nous ont conduit à créer un modèle théorique de conception d’interface humain-ordinateur. Ce modèle qui informe et structure le processus de design impliquant une équipe multidisciplinaire a pour objectif d’améliorer l’approche centrée sur l’utilisateur. Dans le cadre de ce modèle, le designer endosse le rôle de médiateur en assurant l’efficacité de la collaboration de l’équipe. Dans un deuxième temps, afin de valider le modèle et éventuellement le perfectionner, nous avons utilisé une approche ethnographique comportant des entrevues avec trois experts dans le domaine. Les données des entrevues confirment la validité du modèle ainsi que son potentiel de transférabilité à d’autres contextes. L’application de ce modèle de conception permet d’obtenir des résultats plus performants, plus durables, et dans un délai plus court. / In complex design projects, problems typically arise when the design process is undertaken by multi-disciplinary groups of experts as well as non-experts because they do not share a common vision about the user’s needs, do not have identical goals related to the task, and do not have a common language to have productive dialogues as the design process progresses. This research addressed issues related to the human-centered design approach within the context of human-computer interfaces (HCI). It explored ways in which a designer can create conditions whereby various contributors involved in the design process can benefit from the potential that the multi-disciplinary context afford to enrich their personal knowledge and reflection and at the same time work efficiently and collaboratively to design an interface that is user centered. The research used a mixed methodology. In the first instance, a project-grounded research (research through design) was used in three successive case studies with increasing degrees of intervention and control by the researcher. Project-grounded research involves the development of knowledge and theory related to the design activity in an authentic design project. The focus of the first case was for the designer/researcher to observe her role and interaction with others during the design process. In the second case, the focus shifted to the collaborative interactions. The design process was used as a method to foster consensus building and the adoption of a common language to communicate and mutual goals to aim for. Limitations identified in these two cases led to the design of an intervention that was implemented in the third case. This intervention comprised an intensive workshop whereby team members engaged in an interdisciplinary attitude building exercise leading to joint-reflective practice toward achieving the goal which was to create a website. Data generated from these three cases informed the development of a theoretical model that represents steps of “optimal” collaborative design process, focusing on user-centeredness. In this model, the designer is attributed the additional and central role of mediator (designer as mediator) that facilitates the convergence of disparate foci and ways of thinking. In the second instance, the model was presented to three design experts individually for validation purposes. Interview data collected from this process affirmed the validity of the concepts and relations depicted in the model as well as its transferability potential to other complex contexts. The proposed model has the promise of structuring design activities to unfold in a more efficient and timely manner while being sustainable.

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

La thèse porte sur l'étude d'un système de contrôle de la pression au sein de réservoirs d’ergols cryogéniques (dihydrogène ou dioxygène) dans le cadre de missions spatiales de longue durée. Ce système de contrôle doit permettre d’éviter la perte excessive d’ergols associée à un contrôle basique de la pression consistant en l’évacuation directe d’une fraction du fluide. Le système alternatif étudié, dit de contrôle thermodynamique, repose sur la réinjection d’un spray sous-refroidi permettant d’abaisser température et pression dans un réservoir soumis à une chauffe (en pratique, le rayonnement solaire). Nous avons analysé les performances de ce système en développant en parallèle un banc d'essai adapté aux conditions du laboratoire, et un modèle théorique de type 0D, à base de bilans globaux, de l’effet du spray sous-refroidi sur les caractéristiques thermodynamiques de l’enceinte. La confrontation des mesures et des calculs a permis de valider l’outil de modélisation théorique. Les caractéristiques du système réel (ensemble des circuits d'injection et de refroidissement) ont ensuite été introduites dans le modèle théorique afin de quantifier de façon réaliste les gains offerts par le système de contrôle thermodynamique, i.e. en prenant en compte la pénalité en masse associée à ces circuits. Des solutions optimales de contrôle de la pression au sein de réservoirs d’ergols cryogéniques lors de missions spatiales de longue durée ont pu alors être proposées. / This PHD thesis deals with the study of a pressure control system inside a cryogenic propellant tank for long duration space missions. This system must be able to reduce propellant losses induced by direct venting, which is the simplest pressure control system. The alternative system which has been studied, called Thermodynamic Vent System (TVS), is based on reinjecting subcooled spray to make the pressure and temperature decrease in a heated tank. The system performance has been analysed developing simultaneously an experimental setup, adapted to laboratory environment, and a theoretical 0D-modelling of subcooled spray impact on tank's thermodynamic characteristics. Facing experimental and theoretical results has permitted to validate the 0D-modelling tool. Inputing the real system characteristics in theoretical modelling has enabled to assess the effective gains of thermodynamic vent system. Finally, optimal solutions to control pressure inside a cryogenic propellant tank for long duration space missions have been proposed.

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

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