Titre de l'écran-titre (visionné le 30 octobre 2023) / Les stations de récupération des ressources de l'eau (StaRRE) sont confrontées à de nouveaux défis en raison de différents facteurs de stress dans le monde entier, ce qui entraîne un besoin urgent de technologies innovantes. Une solution potentielle réside dans les jumeaux numériques, capables de surveiller en temps réel les StaRRE. Un élément central d'un jumeau numérique est le modèle de procédé (mécaniste, axé sur les données ou hybride), qui doit être alimenté en continu et automatiquement par des données de haute qualité. Lorsque des modèles mécanistes sont incorporés dans un jumeau numérique, il est essentiel de connaître les variables conventionnelles telles que les concentrations de la demande chimique en oxygène (DCO) et d'azote (N), ainsi que leurs fractionnements respectifs. Les tests de respirométrie ont été largement utilisés pour caractériser les eaux usées, évaluer les effets toxiques/inhibiteurs sur la biomasse et calibrer les modèles mathématiques. Par conséquent, l'objectif principal de ce travail de thèse est de développer une méthodologie qui utilise la respirométrie pour estimer les fractions de DCO et d'azote, ainsi que la détermination des paramètres cinétiques et stoechiométriques des boues activées. La méthodologie présentée ici est structurée en quatre étapes distinctes. La première étape concerne la collecte des données, qui a été réalisée grâce à l'utilisation d'un respiromètre automatisé installé dans une StaRRE pilote. Ensuite, l'étape de stockage et d'accès aux données a facilité le transfert des données brutes vers une infrastructure d'acquisition de données (datEAUbase). La troisième phase, axée sur le prétraitement des données, a été lancée en utilisant les informations stockées dans la datEAUbase. Pour ce faire, un algorithme a été adapté pour calculer des paramètres essentiels, notamment le coefficient de transfert de masse de l'oxygène ($K_{L}a$) du réacteur du respiromètre, la demande biochimique en oxygène à court terme (DBOct) des eaux usées et le taux de respiration exogène ($r_{O2,exo}$) de la boue activée. La dernière étape a consisté à calibrer le Activated Sludge Model No.1 à l'aide des données dérivées pendant la phase précédente. Ce processus de calibration a permis d'estimer avec succès divers paramètres cinétiques et stoechiométriques des boues activées. Enfin, le modèle calibré a été utilisé pour déterminer la proportion de DBOct attribuable à la DCO facilement biodégradable ($\textup{S}_\textup{S}$) et à l'ammonium nitrifiable ($\textup{S}_\textup{NH}$). Cette méthodologie comprend une série d'étapes conçues pour transformer les données respirométriques en information pour alimenter un jumeau numérique. Cependant, l'automatisation de ces outils est nécessaire pour permettre la caractérisation en temps réel des eaux usées et des boues activées. Cette avancée facilitera la maintenance continue des jumeaux numériques pour la surveillance continue des StaRRE dans les recherches futures. / Water Resource Recovery Facilities (WRRFs) are facing new challenges due to different stressors worldwide, resulting in an urgent need for innovative technologies. One potential solution lies in Digital Twins (DTs), capable of real-time monitoring of WRRFs. A central component of a DT is the process model (mechanistic, data-driven, or hybrid), which needs to be continuously and automatically fed with high-quality data. When mechanistic models are incorporated into a DT, it is essential to have knowledge of conventional variables such as the concentrations of Chemical Oxygen Demand (COD) and Nitrogen (N), and their respective fractions. Respirometry tests have been widely employed to characterize wastewater streams, assess toxic/inhibitory effects on biomass, and calibrate mathematical models. Therefore, the primary goal of this thesis work is to develop a methodology that utilizes respirometry to estimate COD and N fractions, along with the determination of kinetic and stoichiometric parameters of activated sludge. The methodology presented here is structured into four distinct stages. The first stage entails data collection, which was effectively accomplished through the utilization of an automated respirometer installed in a pilot WRRF. Subsequently, the data storage and access stage facilitated the transfer of raw data to a data acquisition infrastructure (the datEAUbase). The third phase, focused on data preprocessing, was initiated using the information stored in the datEAUbase. To achieve this, an algorithm was adapted to calculate essential parameters, including the oxygen mass transfer coefficient ($K_{L}a$) of the respirometer reactor, the short-term biochemical oxygen demand (stBOD) of the sampled wastewater, and the exogenous respiration rate ($r_{O2,exo}$) of the activated sludge. The final stage involved the calibration of the Activated Sludge Model No.1 using the parameters derived in the preceding phase. This calibration process allowed for the successful estimation of various kinetic and stoichiometric parameters of the activated sludge. Ultimately, the calibrated model was employed to ascertain the proportion of stBOD attributable to readily biodegradable COD ($\textup{S}_\textup{S}$) and nitrifiable ammonium ($\textup{S}_\textup{NH}$). This methodology encompasses a series of steps designed to transform respirometric data into valuable information feeding digital twins. However, automation of these tools is still required to enable real-time characterization of wastewater and activated sludge. This advancement will facilitate the ongoing maintenance of digital twins for the continuous monitoring of wastewater treatment facilities in future research.

Le jumeau numérique est un concept relativement nouveau qui a reçu plusieurs contributions académiques ces dernières années. Un jumeau numérique reproduit une entité physique de façon à ce que l'état de cette entité soit identique en tout temps à l'état de l'entité numérique. L'objectif de cette maîtrise est de créer le prototype d'un jumeau numérique qui vise à assister des opérateurs de machineries forestières. Pour ce faire, une revue littérature a été réalisée pour documenter les contributions académiques dans les domaines principaux du jumeau numérique, de façon à montrer les caractéristiques que le jumeau numérique d'un système opérateur-machine forestier pourrait avoir. Cette revue a également permis de déterminer qu'il est nécessaire, de développer un algorithme pour traduire les mouvements de la machine en actions effectuées par l'opérateur dans le but de créer ce jumeau. À partir de ce constat, le prototype d'un jumeau numérique a été créé à l'aide d'un simulateur de machinerie lourde générique. Le prototype a permis la création d'une base de données afin d'alimenter l'algorithme proposé. L'étude rattachée à cet algorithme est centrée sur l'influence de l'ajout d'informations temporelles et de son impact sur la précision du modèle. Il en résulte qu'avec les données collectées, l'ajout du contexte temporel a soit, pas d'influence sur la précision du modèle, soit nui aux résultats lorsque l'environnement et la machine sont complètement caractérisés. À travers ces contributions, un concept de jumeau numérique a été créé et il pourra servir de base à de futures recherches sur l'assistance des opérateurs de machinerie lourde. Ce projet permet également de mettre en valeur un exemple de jumeau numérique appliqué à des problématiques rencontrées par des travailleurs spécialisés. Une telle application du concept du jumeau numérique n'est pas encore commune. / The concept of digital twin is a relatively new research topic that has received several academic contributions in recent years. A digital twin reproduces a physical entity in such a way that the state of this entity is identical at all times to the state of the digital entity. The objective of the master's project is to create the prototype of a digital twin in order to assist operators of forestry machinery. To this end, a literature review was written to document the academic contributions related to the main study areas of the digital twin, so as to show the characteristics that the digital twin of a forest operator-machine system could have. This review has also determined that it is necessary to develop an algorithm to transpose the movements of the machine into actions performed by the operator in order to advise the operator. Based on this, the prototype of a digital twin was created using a generic heavy machinery simulator. This allowed the creation of a database to feed the proposed algorithm. The study related to this algorithm is centered on the influence of the addition of temporal information and its impact on the accuracy of the model. It follows that with the collected data, the addition of the temporal context, by itself, has no influence on the precision of the model, or harms the performance when the environment and the machine are completely characterized. Through these contributions, a prototype of digital twins has been created and it can serve as a basis for future research on the assistance of heavy machinery operators. This project also highlights an example of a digital twin applied to problems encountered by specialized workers.

Titre de l'écran-titre (visionné le 6 septembre 2023) / Afin des adapter au rythme des technologies numériques, plusieurs institutions offrent aux apprenants la possibilité de suivre un cours avec un environnement numérique d'apprentissage. Lorsque ces derniers apprennent dans un tel environnement, ils vont laisser des traces numériques qui peuvent être collectées et analysées. Pour cela, certains chercheur sont proposé des modèles de l'analytique de l'apprentissage, mais qui ne sont pas ou peu au profit de l'apprenant. Par exemple, leur modèle analytique ne favorisent pas un apprentissage autorégulé de l'apprenant sur l'environnement numérique d'apprentissage. La question est de savoir comment utiliser les traces d'apprentissage collectées sur l'environnement numérique d'apprentissage pour aider les apprenants à réussir ? Nous avons donc proposé un modèle analytique DP2A pour détecter la performance d'autorégulation sur l'environnement numérique d'apprentissage, avec l'analytique de l'apprentissage (Learning Analytics, LA) et l'apprentissage automatique supervisé. En effet, ce modèle permet de classifier les performances d'autorégulation des apprenants en deux groupes : les apprenants autorégulés et les apprenants non autorégulés. Cette classification a été effectuée en utilisant les classificateurs SVM et KNN, avec et sans ajustement des hyperparamètres de base. L'évaluation des classificateurs a montré que le classificateur SVM avec ajustement des hyperparamètres de base a bien prédit la classe d'autorégulation d'un apprenant, avec un taux de classification de 99%. Compte tenu de la performance de ce classificateur, il est approprié pour rendre optimal notre modèle DP2A dans la détection de la performance d'autorégulation des apprenants sur l'environnement numérique d'apprentissage. Il serait envisageable à l'avenir d'intégrer le classificateurs SVM avec ajustement des hyperparamètres de base pour détecter la performance d'autorégulation et éventuellement générer des conseils personnalisés à l'apprenant sur sa stratégie d'autorégulation. / Many institutions offer learners the opportunity to take a course in a digital learning environment in order to keep pace with digital technologies. When they learn in this kind of environment, they will leave digital traces that can be collected and analyzed. Some researchers have proposed models of learning analytics, but they have had little or no benefit to the learner. For example, their analytic model does not promote self-regulated learner learning in the digital learning environment. The question is how can we use the learning traces collected in the digital learning environment to help learners succeed? Consequently, we proposed a DP2A analytic model to detect self-regulatory performance in the digital learning environment, using Learning Analytics (LA) and supervised machine learning. Indeed, this model allows classifying learners' self-regulation performance into two groups: self-regulated learners and non-self-regulated learners. The classification was performed using the SVM and KNN classifiers, with and without adjustment of the basic hyperparameters. Evaluation of the classifiers showed that the SVM classifier with basics hyperparameters adjustment predicted a learner's self-regulation class well, with a classification rate of 99%. Considering the performance of this classifier, it is appropriate to make our DP2A model optimal for detecting learner's self-regulation performance in the digital learning environment. In the future, it would be conceivable to integrate the SVM classifiers with adjustment of the basic hyperparameters to detect the self-regulation performance and eventually generate personalized advice to the learner on his self-regulation strategy.

Hannah Arendt définit la solitude selon trois modes différents, le premier se nomme « solitude » et recouvre les situations où nous sommes avec nous-mêmes.En philosophie, cette dichotomie ontologique permet à l’homme de prendre conscience de lui-même, et de dialoguer avec lui-même. La solitude permet la formation de la pensée. Le second mode définit par Arendt se nomme l’esseulement. Ce mode s’illustre par le fait que l’on peut se sentir très seul au milieu d’une foule.Enfin, le dernier mode exposé par la philosophe correspond à ce qu’elle spécifie d’isolement. Ce mode apparaît quand la personne est concernée par les choses du monde. Ce mode revêt un aspect politique. La personne se retrouve isolée quand les autres (avec qui elle partage le même souci du monde)se détournent d’elle. A partir de l’analyse donnée par Arendt nous allons mettre en parallèle cette distinction des formes de solitudes avec notre surexposition numérique et notre profusion de relations numériques dans nos sociétés de communications.Internet est devenu, dans notre vie, en très peu de temps une part de nous-mêmes.Quotidiennement nous nous rendons dans le monde virtuel pour différentes raisons. Nous souhaitons partager avec nos amis réels nos émotions,nos expériences, nos souvenirs sur des réseaux sociaux comme Facebook ou Twitter. Nous cherchons des « bonnes affaires », nous faisons nos courses, nous nous rendons sur des forums virtuels pour « discuter », nous utilisons des messageries en ligne pour continuer des conversations interrompues plus tôt ou encore pour entretenir un lien avec une personne chère qui se trouve éloignée.Certains utilisent Internet pour rencontrer des personnes, pour se faire des amis,vivre une vie normale et réelle dans le monde virtuel. La question de la solitude n’a jamais été aussi présente qu’aujourd’hui, la faute à notre société individualiste qui défait les liens entre les personnes. C’est dans ce contexte qu’Internet apparaît un peu comme un sauveur. Internet offrirait la possibilité de rapprocher les gens,de faire naître de nouvelles relations sociales, de créer des amitiés, de donner la possibilité aux personnes se sentant seules de sortir de la solitude. Mais Internet apporte-t-il réellement une solution au problème de la solitude ? Change-t-il fondamentalement le rapport que les individus vont avoir entre eux à l’avenir ? Quel impact sur les relations sociales réelles et/ou virtuelles qu’ont les individus ? / Hannah Arendt defines solitude according to three different modes, thefirst is called "Solitude" and covers the situations in which we are with ourselves.In philosophy, this ontological dichotomy allows man to become self-conscious,and to dialogue with himself. Solitude allows the formation of thought. Thesecond mode defined by aren't is called the horror. This mode is illustrated by thefact that one can feel very alone in the midst of a crowd. Finally, the last modeexposed by the philosopher corresponds to what it specifies isolated. This modeappears when the person is concerned with the things of the world. This mode hasa political aspect. The person finds himself isolated when the others (with whomshe shares the same concern of the world) turn away from her. From the analysisgiven by Arendt we will put in parallel this distinction of forms of solitudes withour digital overexposure and our profusion of digital relations in our society.The Internet has become, in our life, in a very short time a part ofourselves. Every day we go to the virtual world for different reasons. We want toshare with our real friends our emotions, our experiences, our memories on socialnetworks like Facebook or Twitter. We search for "bargains", shop, go to virtualforums to "chat", use online messaging to continue interrupted conversationsearlier, or maintain a connection with a loved one find distant. Some people usethe Internet to meet people, to make friends, to live a normal and real life in thevirtual world. The question of loneliness has never been more present than it istoday, the fault of our individualistic society that undoes the bonds betweenpeople. It is in this context that the Internet appears a little like a savior. TheInternet offers the opportunity to bring people together, to create new socialrelationships, to create friendships, to give people who feel lonely out of solitude.But does the Internet really solve the problem of loneliness? Does itfundamentally change the relationship that individuals will have with each otherin the future? What impact on the real and / or virtual social relationships thatindividuals have?

L'objectif des travaux présentés dans la thèse concerne la résolution par itérations de systèmes algébriques à grande échelle. Ces systèmes sont issus de la discrétisation par éléments finis de problèmes aux limites. Dans la majorité des cas en 3D, la phase de résolution s'avère l'étape la plus exigeante en terme de ressources informatiques. Ainsi, il est impératif de développer des méthodes itératives efficaces et robustes pour un large éventail de problèmes aux limites. Dans cette thèse, nous nous plaçons dans le cadre des méthodes itératives de Krylov à préconditionneur variable, c'est-à-dire autorisant une flexibilité au niveau du choix du préconditionnement en cours d'itération. Nous visons principalement des problèmes de type convection-diffusion, d'élasticité et de Navier-Stokes discrétisés par des éléments finis quadratiques. Afin de réduire les coûts inhérents aux éléments quadratiques, nous proposons une méthode de résolution multi-niveaux basée sur la hiérarchie naturelle entre les éléments finis linéaires et quadratiques d'où le nom de méthode hiérarchique. Elle possède plusieurs points en commun avec les méthodes multi-grilles mais a l'avantage de s'appliquer aux géométries complexes et aux maillages non-structures. L'utilisation de cette méthode comme préconditionneur à une méthode de Krylov à préconditionneur variable permet d'obtenir une méthode très efficace. L'autre partie de la thèse, concerne la résolution globale et itérative des systèmes de type point selle. Ces systèmes proviennent de la discrétisation des équations linéarisées du problème de Navier-Stokes. La résolution efficace de ces systèmes joue un rôle majeur dans le traitement numérique des équations de Navier-Stokes. Pour cela, nous avons mis en place un préconditionneur adroite de format triangulaire par bloc. Pour rendre ce préconditionneur efficace, nous avons fait appel à trois ingrédients : l'ajout du terme rV(div(u)) aux équations continues de Navier-Stokes, une résolution efficace en vitesse par la méthode hiérarchique et une bonne approximation du complément de Schur. Nos tests numériques montrent l'efficacité des méthodes présentées dans ce travail.

Ce mémoire présente une étape intermédiaire de traitement dans le but d'isoler les objets principaux d'une scène. Les calculs sont effectués à partir de la sortie du logiciel Magno, qui a pour but de segmenter une image numérique en segments de droites et en arcs de cercles. L'objectif du projet est de nettoyer la carte de primitives ; garder celles qui sont disposées à former un objet multi-parties et rejeter celles qui vraisemblablement représentent l'arrière-scène. L'approche retenue implique un appariement de toutes les paires de primitives possibles et y ajoute une phase de relaxation pour stabiliser les résultats.

Le calibrage et le positionnement de caméras reposent sur l'extraction de caractéristiques dans l'image et leur reconnaissance dans les images subséquentes. Une caractéristique est une région de l'image localement saillante à laquelle sont associées une position et une description de l'apparence de cette région. Les algorithmes de calibrage et de positionnement reposent sur l'hypothèse qu'un ensemble de caractéristiques correspondantes est l'observation du même point physique de la scène. Toutefois, cette hypothèse n'est pas nécessairement respectée par toutes les caractéristiques correspondantes. Les causes de la présence de ces caractéristiques nuisibles sont multiples, allant de biais induits par la méthode de localisation dans l'image, jusqu'à la déformation de l'image lorsque la caméra change de point de vue. Le principal défi du calibrage et du positionnement est donc l'identification de caractéristiques fiables. Pour pallier ce problème, nous introduisons le concept de ré-observabilité d'une caractéristique. Ce concept regroupe l'unicité du point physique et la reconnaissance. Un point de la scène est défini par ses observations dans les images et par les poses associées à ces images. Ainsi, une caractéristique doit être localisée le plus précisément possible dans l'image. Pour ce faire, nous avons identifié les biais affectant la localisation des caractéristiques dans l'image en calibrage pour une scène contrôlée et en positionnement où le capteur évolue dans une scène inconnue. Pour chaque biais, nous proposons une solution simple permettant de réduire, voire éliminer le biais. Ceci a mené au développement de nouveaux détecteurs de caractéristiques. Ensuite, à partir de plusieurs images, nous évaluons la cohérence entre les observations et les poses de la caméra à l'aide de critères multi-vue. Les caractéristiques nuisibles peuvent alors être identifiées. L'aspect reconnaissance est traité en évaluant la distinction des caractéristiques qui peuvent être distinctes localement ou globalement dans la scène. Une application directe de ce concept concerne la visibilité des caractéristiques où l'observation d'une caractéristique distincte globalement renforce la probabilité d'observer une caractéristique distincte localement si elles ont été observées conjointement. Chacun des concepts de la ré-observabilité est appuyé par une application réelle de calibrage et de positionnement d'un capteur multi-caméra.

Cette HDR traite de la conception de documents numériques utilisés en contexte professionnel et étudie en particulier les deux thèmes suivants : le découpage de l'information pour la mise en écran, les organisateurs de structure, de navigation et de mise en relief de l'information. L'influence sur la lecture des dispositifs de mise en forme matérielle et des organisateurs de structure et de navigation est souvent méconnue. Aussi les méthodes destinées à tester le rôle des dispositifs de mise en forme revêtent-elles une importance capitale et sont présentées à la fin de cet ouvrage. Les spécificités des supports (document papier et document numérique) sont également abordées en termes de cognition, de perception physiologique et d'usage.

Depuis leur découverte dans les années 80, les supraconducteurs à haute température critique ont suscité beaucoup d'intérêt en physique du solide. Comprendre l'origine des phases observées dans ces matériaux, telle la supraconductivité, est l'un des grands défis de la physique théorique du solide des 25 dernières années. L'un des mécanismes pressentis pour expliquer ces phénomènes est la forte interaction électron-électron. Le modèle de Hubbard est l'un des modèles les plus simples pour tenir compte de ces interactions. Malgré la simplicité apparente de ce modèle, certaines de ses caractéristiques, dont son diagramme de phase, ne sont toujours pas bien établies, et ce malgré plusieurs avancements théoriques dans les dernières années. Cette étude se consacre à faire une analyse de méthodes numériques permettant de calculer diverses propriétés du modèle de Hubbard en fonction de la température. Nous décrivons des méthodes (la VCA et la CPT) qui permettent de calculer approximativement la fonction de Green à température finie sur un système infini à partir de la fonction de Green calculée sur un amas de taille finie. Pour calculer ces fonctions de Green, nous allons utiliser des méthodes permettant de réduire considérablement les efforts numériques nécessaires pour les calculs des moyennes thermodynamiques, en réduisant considérablement l'espace des états à considérer dans ces moyennes. Bien que cette étude vise d'abord à développer des méthodes d'amas pour résoudre le modèle de Hubbard à température finie de façon générale ainsi qu'à étudier les propriétés de base de ce modèle, nous allons l'appliquer à des conditions qui s'approchent de supraconducteurs à haute température critique. Les méthodes présentées dans cette étude permettent de tracer un diagramme de phase pour l'antiferromagnétisme et la supraconductivité qui présentent plusieurs similarités avec celui des supraconducteurs à haute température.

Cette étude vise à circonscrire le contexte médiatique duquel émerge la webtélé et, plus particulièrement, à mettre en lumière les raisons pour lesquelles les télédiffuseurs québécois proposent des contenus de webtélé sur leurs plateformes numériques. Après des entrevues individuelles semi-dirigées menées auprès des représentants de cinq télédiffuseurs et deux producteurs de websérie, divers éléments de réponse à ce questionnement émergent; les télédiffuseurs s'intéressent à la webtélé pour réaliser des profits ou pour remplir leur mandat, dans une optique d'adaptation aux nouvelles plateformes, pour des raisons de branding et de positionnement, pour développer leurs relations avec l'auditoire ou encore se servent de la webtélé comme laboratoire créatif.