Le XXIème siècle étant le siècle du passage au tout numérique, les médias digitaux jouent maintenant un rôle de plus en plus important dans la vie de tous les jours. De la même manière, les logiciels sophistiqués de retouche d’images se sont démocratisés et permettent aujourd’hui de diffuser facilement des images falsifiées. Ceci pose un problème sociétal puisqu’il s’agit de savoir si ce que l’on voit a été manipulé. Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la criminalistique des images numériques. Deux problèmes importants sont abordés : l'identification de l'origine d'une image et la détection d'informations cachées dans une image. Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de la théorie de la décision statistique et proposent la construction de détecteurs permettant de respecter une contrainte sur la probabilité de fausse alarme. Afin d'atteindre une performance de détection élevée, il est proposé d'exploiter les propriétés des images naturelles en modélisant les principales étapes de la chaîne d'acquisition d'un appareil photographique. La méthodologie, tout au long de ce manuscrit, consiste à étudier le détecteur optimal donné par le test du rapport de vraisemblance dans le contexte idéal où tous les paramètres du modèle sont connus. Lorsque des paramètres du modèle sont inconnus, ces derniers sont estimés afin de construire le test du rapport de vraisemblance généralisé dont les performances statistiques sont analytiquement établies. De nombreuses expérimentations sur des images simulées et réelles permettent de souligner la pertinence de l'approche proposée / The twenty-first century witnesses the digital revolution that allows digital media to become ubiquitous. They play a more and more important role in our everyday life. Similarly, sophisticated image editing software has been more accessible, resulting in the fact that falsified images are appearing with a growing frequency and sophistication. The credibility and trustworthiness of digital images have been eroded. To restore the trust to digital images, the field of digital image forensics was born. This thesis is part of the field of digital image forensics. Two important problems are addressed: image origin identification and hidden data detection. These problems are cast into the framework of hypothesis testing theory. The approach proposes to design a statistical test that allows us to guarantee a prescribed false alarm probability. In order to achieve a high detection performance, it is proposed to exploit statistical properties of natural images by modeling the main steps of image processing pipeline of a digital camera. The methodology throughout this manuscript consists of studying an optimal test given by the Likelihood Ratio Test in the ideal context where all model parameters are known in advance. When the model parameters are unknown, a method is proposed for parameter estimation in order to design a Generalized Likelihood Ratio Test whose statistical performances are analytically established. Numerical experiments on simulated and real images highlight the relevance of the proposed approach

La chaine d’approvisionnement énergétique a fortement évolué aux cours des 20 dernières années. La libéralisation des marchés de l’électricité et les nouvelles technologies ont fortement influencé la manière d’envisager la production et la transmission d’électricité. Les modèles mathématiques classiques utilisés dans les problèmes lié à l’énergie ont besoin d’être revus pour intégrer les contraintes pratiques modernes.Un problème classique pour un Compagnie Génératrice (CG) est le problème de Unit Commitment (UC) qui consiste à établir un plan de production pour une demande en électricité connue. Lorsque ce problème fut considéré, le prix de l’électricité et la demande étaient relativement simple à estimer comme une seule CG nationale avait le monopole du marché. Ce problème a été étudié de manière extensive en utilisant de la Programmation Mathématique (PM). Aujourd’hui, le prix de l’électricité est relativement volatile à cause de l’introduction de marchés dérégulés et la demande du marché est répartie entre plusieurs CGs en compétition sur divers marchés. Une CG ne peut se limiter à considérer un problème de UC seul pour envisager sa production. Il y a un besoin d’intégrer les incertitudes liées au marché de l’électricité et aux quantités à produire aux modèles utilisés pour qu’une CG puisse établir un plan de production rentable.La technologie a aussi permis d’envisager de nouveaux concept tel que les Micro-Grilles (MGs). Une MG est composée d’un ensemble de consommateurs reliés à travers un réseau de transmission, possédant des générateurs d’électricité et optimisant leur consommation interne. Ce concept est possible grâce à l’utilisation croissante d’énergies renouvelables locales ainsi que l’utilisant croissante d’appareils interconnectés. Cependant, étant donné que les énergies renouvelables ont un faible rendement, sont intermittentes et que les appareils de stockage d’énergie sont encore peu efficaces, les MGs ne peuvent pas envisager d’être pleinement autonome en électricité. Il y a donc une nécessité d’avoir un fournisseur d’électricité externe pour avoir suffisamment d’électricité disponible à tout moment. Une CG jouant le rôle de fournisseur auprès d’une MG fait face énormément d’incertitude concernant la demande à cause de la gestion interne de la MG sur laquelle elle n’a pas de contrôle.Dans cette thèse, des problèmes d’optimisation intégrant de nouvelles contraintes modernes liés à l’approvisionnement énergétique sont étudiés via la PM. Plusieurs problèmes considèrant des interactions entre plusieurs acteurs sont modélisés via des formulations bi-niveau. Nous illustrons comment les difficultés liées aux contraintes modernes peuvent être exploitées pour obtenir des propriétés permettant de reformuler les problèmes étudiés en formulation linéaire en nombre entiers. Des heuristiques performantes sont obtenus à partir des formulations exactes dont certaines sont applicables à des problèmes plus généraux. Une analyse extensive de la performance des méthodes de résolution ainsi que de l’influence des contraintes modernes sont présentées dans diverses expériences numériques. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / Nous abordons deux problèmes différents et complémentaires : le problème du chemin couvrant (ou CPP) et le problème du chemin de recherche optimal (ou OSP). Le CPP est un défi important en robotique mobile alors que l’OSP est un classique de la théorie de la recherche. Nous effectuons d’abord une revue de littérature qui souligne leurs différences et leurs similitudes du point de vue d’une opération de recherche. Le CPP et l’OSP sont comparés par rapport aux données connues sur la position d’un objet de recherche. Ensuite, nous formalisons une généralisation du problème CPP aux détections imparfaites et distantes nommée CPPIED. Nous présentons un algorithme heuristique efficace qui utilise à la fois la programmation dynamique et une réduction au problème du voyageur de commerce (TSP). Nous appliquons l’algorithme dans le contexte des opérations de déminage sous-marin sur des cartes qui contiennent plus de 21 000 cellules. Nous poursuivons par l’étude d’un nouveau modèle de programmation par contraintes (CP) pour l’OSP pour lequel nous proposons une amélioration de la définition de la fonction objectif. Cette nouvelle définition permet un filtrage plus fort des variables de probabilité prodiguant ainsi une amélioration des performances du modèle. Nous proposons, pour l’OSP, une nouvelle heuristique nommée « détection totale » (ou TD). Les résultats expérimentaux démontrent que notre modèle, utilisé avec l’heuristique TD, est compétitif avec des algorithmes de séparation et d’évaluation (ou branch-and-bound) spécifiques au problème de l’OSP (l’approche CP étant plus générale). Cette dernière observation supporte notre assertion que la CP est un bon outil pour résoudre des problèmes de la théorie de la recherche. Finalement, nous proposons la contrainte de transition de Markov (Mtc) en tant que nouvel outil de modélisation pour simplifier l’implémentation de modèles basés sur les chaînes de Markov. Nous démontrons, tant empiriquement que formellement, que l’arithmétique des intervalles est insuffisante pour l’atteinte de la cohérence de bornes, c’est-à-dire, pour filtrer les variables de probabilité de cette contrainte. Or, l’arithmétique des intervalles est l’outil utilisé par les solveurs CP pour filtrer une Mtc lorsque celle-ci est décomposée en contraintes arithmétiques individuelles. Nous proposons donc un algorithme basé sur la programmation linéaire qui atteint la cohérence de bornes. Du fait que la programmation linéaire est coûteuse en temps de calcul pour un solveur CP lorsqu’utilisée à chaque noeud de l’arbre de recherche, nous proposons aussi une approche intermédiaire basée sur le problème du sac à dos fractionnel. L’utilisation des Mtcs est illustrée sur l’OSP. / We tackle two different and complementary problems: the coverage path planning (CPP) and the optimal search path (OSP). The CPP is a main challenge in mobile robotics. The OSP is a classic from search theory. We first present a review of both problems that highlights their differences and their similarities from the point of view of search (coverage) operations. Both problems are positioned on the continuum of the a priori knowledge on the whereabouts of a search object. We then formalize an extension of the CPP we call the CPP with imperfect extended detections (CPPIED). We present a novel and powerful heuristic algorithm that uses dynamic programming and a traveling salesman (TSP) reduction. We apply the method to underwater minesweeping operations on maps with more than 21 thousand cells. We then study a novel constraint programming (CP) model to solve the OSP.We first improve on using the classical objective function found in the OSP definition. Our novel objective function, involving a single modification of the operators used to compute the probability of success of a search plan, leads to a stronger filtering of the probability variables of the model. Then, we propose a novel heuristic for the OSP: the total detection (TD) heuristic. Experiments show that our model, along with the proposed heuristic, is competitive with problem-specific branch-and-bounds supporting the claim that CP is a good technique to solve search theory problems. We finally propose the Markov transition constraint (Mtc) as a novel modeling tool in CP to simplify the implementation of models based on Markov chains. We prove, both empirically and theoretically, that interval arithmetic is insufficient to filter the probability variables of a single Mtc, i.e., to enforce bounds consistency on these variables. Interval arithmetic is the only available tool to filter an Mtc when it is decomposed into individual arithmetic constraints. We thus propose an algorithm based on linear programming which is proved to enforce bounds consistency. Since linear programming is computationally expensive to use at each node of the search tree of a CP solver, we propose an in-between solution based on a fractional knapsack filtering. The Mtc global constraint usage is illustrated on a CP model of the OSP.

La construction de type commercial connait un nouvel engouement pour l’utilisation du bois comme matériau constituant la structure principale. Le développement de produits d’ingénierie tels le bois lamellé-collé et le bois lamellé-croisé (CLT) contribue de façon significative à cet essor. Ces produits permettent d’atteindre de nouvelles limites dans la réalisation de projets en bois. Toutefois, certains éléments empêchent la pleine réalisation de projets en panneaux CLT, notamment en ce qui concerne les assemblages. D’une part, les équations actuelles, permettant de déterminer la résistance en arrachement et en enfoncement dans le bois d’œuvre et dans le bois lamellé-collé, présentent certaines lacunes. D’autre part, aucune méthode n’est à l’heure actuelle présente dans l’édition 2009 de la norme canadienne sur les règles de calcul des charpentes en bois CSA O86-09 (2009) pour le calcul de la résistance à l’enfoncement et à l’arrachement du bois lamellé-croisé. Trois objectifs ont donc été établis dans le cadre du présent projet de recherche: -Développer une équation permettant de prédire la résistance à l’arrachement des connecteurs filetés dans le bois d’œuvre et lamellé-collé; -Évaluer la performance des équations décrivant la résistance à l’enfoncement des éléments en bois d’œuvre et lamellé-collé ainsi que la pertinence des variables incluses dans ces équations; et -Développer des équations permettant de calculer la résistance à l’arrachement et à l’enfoncement de connecteurs utilisés dans les panneaux structuraux en bois lamellé-croisé. Suite aux résultats provenant d’essais réalisés sur le bois d’œuvre, lamellé-collé et lamellé-croisé à l’aide de tirefonds et de vis auto-taraudeuses, de nouvelles équations décrivant la résistance à l’arrachement et à l’enfoncement seront proposées au comité technique CSA O86. Chacune des propositions inclura une étude d’impact permettant d’évaluer l’incidence, advenant de telles modifications dans la prochaine version de la norme CSA O86. / Commercial construction has witnessed a new enthusiasm in the use of timber as primary structural material. Engineered wood products such as glued-laminated timber and cross-laminated timber (CLT) play an important part in this development. These products allow wood construction to reach new heights. However, certain gaps in knowledge need to be filled to attain the full potential of wood construction, especially with regards to connections. First, current equations for dowel embedment strength and withdrawal resistance of fasteners in sawn timber and glued-laminated timber are deficient. Secondly, no design methods are provided for dowel embedment strength or withdrawal resistance of fasteners in cross-laminated timber in the 2009 edition of Canadian standard for engineering design in wood CSA O86-09 (2009). For these reasons, the goals of the research project are established in three main objectives: -Develop a design equation for withdrawal resistance for threaded fasteners in sawn timber and glued-laminated timber; -Evaluate the performance of dowel embedment equations for sawn timber and glued-laminated timber from different international standards, and determine the influence of variables on their accuracy; -Develop equations for dowel embedment strength and withdrawal resistance of fasteners in cross-laminated timber. After the compilation of results and analysis of withdrawal and embedment tests with threaded fasteners on sawn timber, glued-laminated and cross-laminated timber, the most accurate design models for each product were proposed. Each proposal includes an impact study showing the influence of the proposed design models, in case of adoption in the next edition of the CSA O86 standard.

L'organisme À nous le Podium a pour objectif de développer le système sportif canadien, notamment par le financement de la recherche et l'innovation. À la veille des Jeux de 2010, l'équipe de patinage de vitesse courte piste y a présenté un projet faisant l'objet du présent mémoire. Un réseau de quatre caméras synchronisées a été installé à Vancouver et à Montréal. La calibration est réalisée par appariement de cibles à des points de contrôle dans un référentiel orthonormé pour ainsi rectifier les trames par l'application d'une méthode polynomiale. Le suivi optique est basé sur un filtre particulaire qui extrait les trajectoires des patineurs. Tout le système est supporté par un système d'information géographique pour fins de manipulation et visualisation des données. Parallèlement, un outil de simulation a été réalisé pour estimer les forces subies et déployées par l'athlète sous des contraintes de friction et de caractéristiques géométriques imposées au tracé.

L’environnement concurrentiel des affaires et la mondialisation oblige actuellement les entreprises à accorder une importance particulière à la performance de leur chaîne d’approvisionnement. Afin de se démarquer, les entreprises sont contraintes de prévoir et de gérer des paramètres de performance souvent contradictoires à savoir réduire le coût de leur chaîne d’approvisionnement et augmenter la qualité du service offert à leur clientèle. À cet égard, la planification intégrée de la chaîne logistique c’est-à-dire que les décisions relatives à la l’emplacement des usines, l’approvisionnement, la production, le stockage et la distribution s’avèrent majeures dans le gain d’efficience des entreprises et la réactivité d’une chaîne d’approvisionnement. La production et la planification de la distribution constituent deux opérations fondamentales dans la gestion de la chaîne logistique. Couramment, elles sont traitées de manière distincte du fait de leur complexité. Les coûts d’inventaire sont élevés dans cette approche dite aussi linéaire ou hiérarchique, eu égard à la nécessité de respecter les délais de traitement des commandes et d’assurer la satisfaction des clients. Cependant, il devient impératif de ne plus négliger les liens existants entre les décisions prises pour gérer la production et la distribution, afin de réaliser des économies de coûts dans la chaîne d’approvisionnement. Bien que l’intérêt pour la planification intégrée de chaîne d’approvisionnement soit grandissant, les modèles d’optimisation actuels laissent encore place à l’amélioration afin d’être plus réalistes. Dans cette recherche, nous étudions des problèmes logistiques riches et intégrés. La pertinence de notre apport réside dans l’ajout de variables opérationnelles telles que les fenêtres de temps de service ou la configuration de réseaux flexibles ainsi que de certaines caractéristiques environnementales, dans des modèles logistiques. Notre objectif est de mettre en évidence les valeurs d’intégration, en termes d’économies de coûts et de réduction de gaz à effet de serre. Premièrement, nous décrivons, modélisons et résolvons le problème qui se présent chez un partenaire industriel qui fabrique un seul produit. Dans ce système, la capacité de production et le niveau d’inventaire sont limités, les transferts inter-usines sont permis et les fenêtres de délais de livraison sont flexibles. En nous appuyant sur un vaste ensemble de données réelles collectées chez notre partenaire, nous comparons l’approche intégrée avec plusieurs scénarios de pratique courante. Nous utilisons une méthode exacte qui permet de résoudre chacun des scénarios et étudions les compromis entre les coûts et les niveaux de service dans une analyse de sensibilité détaillée. Les résultats obtenus démontrent ainsi comment l’application d’une approche synchronisée et holistique dans la prise de décision apporte de nombreuses opportunités bénéfiques pour les systèmes logistiques en général. Nous étendons par la suite notre étude aux systèmes de production multi-produits et multiéchelons. Cette nouvelle configuration du problème implique que les produits sont expédiés aux clients par l’intermédiaire d’un ensemble de centres de distribution dont le producteur peut contrôler l’emplacement. Dans cette analyse, la conception de notre réseau de transport est flexible puisqu’il peut varier au cours du temps. Plus le problème est riche et s’approche de la réalité, plus le problème devient difficile et compliqué à résoudre. Les meilleures solutions issues de l’approche intégrée sont obtenues au détriment d’une plus grande complexité d’implémentation et de l’allongement du temps d’exécution. Nous décrivons, modélisons et résolvons le problème en utilisant d’abord des approches de prise de décision intégrées puis des approches séquentielles afin de déterminer à quel le moment l’usage d’une approche plus complexe est avantageuse pour résoudre le problème. Les résultats confirment la pertinence de l’approche intégrée comparativement à l’approche séquentielle. Pour illustrer l’importance des économies réalisées grâce au caractère flexible de la conception de réseaux et des fenêtres de temps de livraison, nous décrivons, modélisons et résolvons un problème de localisation-tournées de vehicules intégré et flexible à deux échelons. Dans ce problème, le fournisseur livre la marchandise à ses clients grâce à un réseau d’approvisionnement à deux échelons, avec une pénalité pour chaque demande non réalisée dans la fenêtre de livraison prédéterminée. La problématique est ici traitée dans une configuration plus riche; la livraison est planifiée en tournées de véhicules. Le quatrième volet de cette thèse s’intéresse aux impacts environnementaux des décisions logistiques. En effet, le plus souvent, les recherches scientifiques sur l’optimisation des chaînes d’approvisionnement se concentrent uniquement sur les aspects économiques du développement durable et tendent à ignorer les deux autres dimensions. Nous abordons donc des problématiques d’optimisation connues sous de nouveaux angles. Nous étudions deux systèmes intégrés de production, d’inventaire, de localisation et de distribution dans lesquels une marchandise produite à une usine est livrée aux détaillants dans un horizon de temps fini. Une analyse de sensibilité élaborée nous permet d’améliorer nos connaissances sur les coûts et les émissions dans les chaînes d’approvisionnement intégrées, en plus d’améliorer notre compréhension des coûts associés à l’implantation de solutions respectueuses de l’environnement. Dans cette thèse, nous visons non seulement une meilleure compréhension de l’approche englobante de logistique intégrée mais nous développons également des outils opérationnels pour son application dans des cas complexes concrets. Nous proposons ainsi de nouveaux modèles d’affaires capables d’améliorer la performance de la chaine d’approvisionnement tout en développant des techniques d’implémentation mathématiques efficaces et efficientes. Mots Clés: Optimisation intégrée, Problème de dimensionnement dynamique de lots, Fenêtres de temps de livraison, Problèmes de localisation, Distribution. / Today’s challenging and competitive global business environment forces companies to place a premium upon the performance of their supply chains. The key to success lies in understanding and managing several contradicting performance metrics. Companies are compelled to keep their supply chain costs low and to maintain the service level high. In this regard, integrated planning of important supply chain decisions such as location, procurement, production, inventory, and distribution has proved to be valuable in gaining efficiency and responsiveness. Two fundamental operations in supply chain management are production and distribution planning. Traditionally, mainly due to the high complexity and difficulty of these operations, they have been treated separately. This hierarchical or sequential decision making approach imposes high inventory holding cost, as in the traditional approach inventory plays an important role in timely satisfying the demand. However, in the era of supply chain cost reduction, it is becoming increasingly apparent that the interrelations between different decisions, and especially production and distribution decisions, can no longer be neglected. Although the research interest in the integrated supply chain planning has been recently growing, there is still much room to further improve and make the existing models more realistic. Throughout this research, we investigate different rich integrated problems. The richness of the models stems from real-world features such as delivery time windows, flexible network designs, and incorporation of environmental concerns. Our purpose is to highlight the values of integration, in terms of cost savings and greenhouse gas emission reduction. First, we describe, model, and solve a plant-customer, single product setting in which production and inventory are capacitated and inter-plant transshipment is allowed. The problem is flexible in terms of delivery due dates to customers, as we define a delivery time window. Using a large real dataset inspired from an industrial partner, we compare the integrated approach with several current practice scenarios. We use an exact method to find the solution of each scenario and study the trade-offs between cost and service level in a detailed sensitivity analysis. Our results indicate how the use of a synchronized and holistic approach to decision making provides abundant opportunities for logistics systems in general. We further extend our study by considering a multi-product and multi-echelon setting. In this problem, products are shipped to customers through a set of distribution centers, and the producer has control over their locations. In this study our network design is flexible since it may change over time. As the problem gets richer and more realistic, it also becomes more complex and difficult to solve. Better solutions from the integrated approach are obtained at the expense of higher implementation complexity and execution time. We describe and model the problem, and solve it with both integrated and sequential decision making approaches to indicate when the use of a more complex approach is beneficial. Our work provides insights on the value of the integrated approach compared to the sequential one. To highlight how the two types of flexibility, from the network design and from the delivery time windows, lead to economic savings, we describe, model, and solve an integrated flexible two-echelon location routing problem. In this problem a supplier delivers a commodity to the customers through a two-echelon supply network. Here, we also consider a penalty for each demand that is not satisfied within the pre-specified time window. The problem is studied in a richer setting, as the distribution is conducted via vehicle routing. The fourth part of this thesis addresses the environmental impacts of logistic decisions. Traditionally, supply chain optimization has merely concentrated on costs or the economic aspects of sustainability, neglecting its environmental and social aspects. Aiming to compare the effect of operational decisions not only on costs but also on greenhouse gas emissions, we reassess some well-known logistic optimization problems under new objectives. We study two integrated systems dealing with production, inventory, and routing decisions, in which a commodity produced at the plant is shipped to the retailers over a finite time horizon. We provide elaborated sensitivity analyses allowing us to gain useful managerial implications on the costs and emissions in integrated supply chains, besides important insights on the cost of being environmentally friendly. In this thesis, we aim not only to better understand the integrated logistics as a whole but also to provide useful operational tools for its exploitation. We propose new business models capable of enhancing supply chain performance while at the same time developing mathematical and technical implementation for its effective and efficient use. Keywords: Integrated optimization; Dynamic lot-sizing; Delivery time window; Location analysis; Distribution

Ce mémoire a pour objet d'observer s'il est théoriquement possible de distinguer les gens par la méthode qu'ils utilisent lorsque vient le temps de prendre des décisions en situation d'incertitude ainsi que lorsqu'il y a un phénomène de corrélation dans la probabilité que certains évènements surviennent dans ce même futur. En se basant sur le principe que l'agent qui prend une décision face au futur est rationnel, deux méthodes seront distinguées, soit l'équation de Bellman et la méthode de la valeur optionnelle. Cette dernière étant une approximation de la première. Dans ce document, il est démontré qu'il serait effectivement possible via une expérience de distinguer les deux types d'individus. Cette distinction est effectuée à l'aide du fait que les individus prennent des décisions différentes dans l'expérience, et ce, selon le type de méthode de calcul qu'ils utilisent pour prendre leurs décisions. Les résultats de ce mémoire sont robustes à l'aversion au risque des individus, mais également au fait que certaines personnes ne prennent pas en compte le phénomène de corrélation qui est présent.

Cette thèse porte sur le concept de la diversification et sa mesure en théorie des choix de portefeuille. La diversification est un concept clé en finance et en économique, et est au coeur de la théorie des choix de portefeuille. Elle représente l’un des plus importants outils de gestion du risque. Ainsi, plusieurs mesures de diversification de portefeuille ont été proposées, mais aucune ne s’est révélée totalement satisfaisante et la discipline recherche toujours une approche unifiée et cohérente de mesure et gestion de la diversification. Cette thèse répond à ce besoin et développe une nouvelle classe de mesures de diversification de portefeuille en adaptant à l’économie financière l’entropie quadratique de Rao, une mesure de diversité proposée par Rao et utilisée en statistique, en biodiversité, en écologie et dans plusieurs autres domaines. La thèse démontre que si l’entropie quadratique de Rao est bien calibrée, elle devient une classe valide de mesures de diversification de portefeuille résumant, de manière simple, les caractéristiques complexes de la diversification de portefeuille, et offrant en même temps une théorie unifiée qui englobe de nombreuses contributions antérieures. Ensuite, la thèse présente deux applications de la classe de mesures proposée. La première application s’est intéressée à la stratégie de diversification de portefeuille maximum diversification (MD) développée par Choueifaty and Coignard (2008). Elle propose de nouvelles formulations de cette dernière en se basant sur la classe de mesures proposée. Ces nouvelles formulations permettent de donner un fondement théorique à la stratégie MD et d’améliorer ses performances. La deuxième application s’est intéressée au modèle moyenne-variance de Markowitz (1952). Elle propose une nouvelle formulation de ce dernier en se basant sur la classe de mesures proposée. Cette nouvelle formulation améliore significativement la compréhension du modèle, en particulier le processus de rémunération des actifs. Elle offre également de nouvelles possibilités d’amélioration des performances de ce dernier sans coûts d’implementation supplémentaires. / This thesis is about the concept of diversification and its measurement in portfolio theory. Diversification is one of the major components of portfolio theory. It helps to reduce or ultimately to eliminate portfolio risk. Thus, its measurement and management is of fundamental importance in finance and insurance domains as risk measurement and management. Consequently, several measures of portfolio diversification were proposed, each based on a different criterion . Unfortunately, none of them has proven totally satisfactory. All have drawbacks and limited applications. Developing a coherent measure of portfolio diversification is therefore an active research area in investment management. In this thesis, a novel, coherent, general and rigorous theoretical framework to manage and quantify portfolio diversification inspiring from Rao (1982a)’s Quadratic Entropy (RQE), a general approach to measuring diversity, is proposed. More precisely, this thesis demonstrates that when RQE is judiciously calibrated it becomes a valid class of portfolio diversification measures summarizing complex features of portfolio diversification in a simple manner and provides at the same time a unified theory that includes many previous contributions. Next, this thesis presents two applications of the proposed class of portfolio diversification measures. In the first application, new formulations of maximum diversification strategy of Choueifaty and Coignard (2008) is provided based on the proposed class of measures. These new formalizations clarify the investment problem behind the MD strategy, help identify the source of its strong out-of-sample performance relative to other diversified portfolios, and suggest new directions along which its out-of-sample performance can be improved. In the second application, a novel and useful formulation of the mean-variance utility function is provided based on the proposed class of measures. This new formulation significantly improves the mean-variance model understanding, in particular in terms of asset pricing. It also offers new directions along which the mean-variance model can be improved without additional computational costs.

Thèse en cotutelle, Université Laval, Québec et Université de Bordeaux, France. / Cette thèse est une contribution à la modélisation, la planification et l’optimisation du transport pour l’approvisionnement en bois de forêt des industries de première transformation. Dans ce domaine, les aléas climatiques (mise au sol des bois par les tempêtes), sanitaires (attaques bactériologiques et fongiques des bois) et commerciaux (variabilité et exigence croissante des marchés) poussent les divers acteurs du secteur (entrepreneurs et exploitants forestiers, transporteurs) à revoir l’organisation de la filière logistique d’approvisionnement, afin d’améliorer la qualité de service (adéquation offre-demande) et de diminuer les coûts. L’objectif principal de cette thèse était de proposer un modèle de pilotage améliorant la performance du transport forestier, en respectant les contraintes et les pratiques du secteur. Les résultats établissent une démarche de planification hiérarchique des activités de transport à deux niveaux de décision, tactique et opérationnel. Au niveau tactique, une optimisation multi-périodes permet de répondre aux commandes en minimisant l’activité globale de transport, sous contrainte de capacité agrégée des moyens de transport accessibles. Ce niveau permet de mettre en œuvre des politiques de lissage de charge et d’organisation de sous-traitance ou de partenariats entre acteurs de transport. Au niveau opérationnel, les plans tactiques alloués à chaque transporteur sont désagrégés, pour permettre une optimisation des tournées des flottes, sous contrainte des capacités physiques de ces flottes. Les modèles d’optimisation de chaque niveau sont formalisés en programmation linéaire mixte avec variables binaires. L’applicabilité des modèles a été testée en utilisant un jeu de données industrielles en région Aquitaine et a montré des améliorations significatives d’exploitation des capacités de transport par rapport aux pratiques actuelles. Les modèles de décision ont été conçus pour s’adapter à tout contexte organisationnel, partenarial ou non : la production du plan tactique possède un caractère générique sans présomption de l’organisation, celle-ci étant prise en compte, dans un deuxième temps, au niveau de l’optimisation opérationnelle du plan de transport de chaque acteur. / The present manuscript tackles the supply chain forest transportation problem in the context of forestry primary industry. In this context, several risks may affect the forest supply chain: the unpredictable weather conditions (tree falling provoked by major storms); sanitary emergencies (tree pest and diseases); and, diverse commercial circumstances (the variability of market demands). The aforementioned issues motivate the diverse forest sector protagonists (entrepreneurs, forest operators and drivers) to seek support for improving their logistic operations. The aim of this effort is to improve the service quality (offer-demand agreement) diminishing in this way the total costs. Therefore, the main goal of this thesis is the proposal of a novel management model which improves forest-to-mill transport performance. At the same time, the proposed model accounts for the forest sector manners and constraints. The contribution of this thesis is threefold: first a transportation model is developed, later on the transport planning is managed, and finally an optimization procedure is proposed. The thesis results propose a hierarchical planning for the forestry transportation. Two decision levels are suggested: tactic and operational. At a tactic level, a multi-period optimization is considered. The multi-period optimization strategy meets the customer supply demands while minimizes the global transportation activity. Such strategy takes into account the restrictions of the total available transportation means. Moreover, at this level the activity balancing politics may be developed, as well as subcontractors coordination between transport companies. On the other hand, at the operational level, the tactic planning assigned for each transporter is divided so an optimization of the fleet’s transport assignation is done considering the vehicles constraints. The decision process is modelled as a Mixed Linear Programming formulation. The application considers a data set coming from the industry settled at the Aquitaine region in France. The results have shown a significant improvement on the transport capabilities with respect to the conventional transport practices. It is worth to mention that the decision models were designed such that they may be adapted to different context either collaborative or not. In both cases, the tactic planning has a generic purpose, in other words, it is independent of the kind of organization involved, whereas specific organizations are taken into account when planning actors’ activities at the operational level.

Titre de l'écran-titre (visionné le 1er mai 2023) / Le Hub Location Problem (HLP), comme son nom l'indique, traite de la localisation d'un groupe d'installations de concentration et de la conception du réseau afin de fournir la manière la plus efficace d'acheminer le trafic à travers le réseau. Le Hub Arc Location Problem (HALP) intègre les considérations relatives à la localisation des pivots et à la conception du réseau en un seul problème. L'objectif du HALP est de localiser un ensemble d'arcs de pivots de manière à ce que le coût global du flux soit aussi bas que possible. Le projet Flixbus développé par le RTC vise à fournir de meilleurs services porte-à-porte dans les zones suburbaines de Québec. Actuellement, ce système fonctionne séparément du réseau de bus et transporte les passagers des origines aux destinations finales, comme un service de taxi. Dans notre étude, nous examinons la performance de ce système pour fournir un meilleur transport local. De plus, nous proposons un réseau intégré composé d'autobus réguliers et de Flexibus. Ce système vise à transporter de manière simple et rapide les passagers de leur lieu de résidence vers le réseau de bus principal et ensuite vers leurs destinations finales. Nous avons développé un modèle mathématique Hub and Flexibus Public Transit System (HFPTS) traitant de l'intégration des autobus et de Flexibus afin de prendre en compte à la fois le coût et la commodité du transport. Nous avons étudié les intégrations potentielles du Flexibus et des autobus sous forme de quatre scénarios dans notre zone d'étude de cas. Les résultats des calculs ont montré que l'intégration de ces deux systèmes améliore la situation actuelle tant en termes de coût que de niveau de service. / Hub Location Problem (HLP), as the name suggests, deals with locating a group of hub facilities and the design of the network to provide the most efficient way to route the traffic through the network. Hub Arc Location Problem (HALP) integrate hub location and network design considerations into a single problem. The objective of the HALP is to locate a set of hub arcs in a way that the overall flow cost is as low as possible. The Flexibus project seeks to provide better door-to-door services in Quebec's suburban areas. Currently, this system works separately from the bus network and takes passengers from the origins to the final destinations, like a taxi service. In our study, we investigate the performance of this system in providing a better local transportation. Furthermore, we propose an integrated network of regular buses and Flexibus. This system aims to rapidly and simply transport passengers from their locations to the main bus network (as a hub-arc network) and then to their final destinations. We developed a mathematical model Hub and Flexibus Public Transit System (HFPTS) dealing with the bus and Flexibus integration to consider both transportation cost and convenience. We surveyed potential Flexibus and bus integrations as four scenarios in our case study area. Computational results showed that integrating these two systems improves the current situation both in terms of cost and service level.