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La simulation est de plus en plus utilisée dans le domaine industriel du Contrôle Non Destructif. Elle est employée tout au long du processus de contrôle, que ce soit pour en accélérer la mise au point ou en comprendre les résultats. Les travaux menés au cours de cette thèse présentent une méthode de calcul rapide de champ ultrasonore rayonné par un capteur multi-éléments dans une pièce isotrope, permettant un usage interactif des simulations. Afin de tirer parti des architectures parallèles communément disponibles, un modèle régulier (qui limite au maximum les branchements divergents) dérivé du modèle générique présent dans la plateforme logicielle CIVA a été mis au point. Une première implémentation de référence a permis de le valider par rapport aux résultats CIVA et d'analyser son comportement en termes de performances. Le code a ensuite été porté et optimisé sur trois classes d'architectures parallèles aujourd'hui disponibles dans les stations de calcul : le processeur généraliste central (GPP), le coprocesseur manycore (Intel MIC) et la carte graphique (nVidia GPU). Concernant le processeur généraliste et le coprocesseur manycore, l'algorithme a été réorganisé et le code implémenté afin de tirer parti des deux niveaux de parallélisme disponibles, le multithreading et les instructions vectorielles. Sur la carte graphique, les différentes étapes de simulation de champ ont été découpées en une série de noyaux CUDA. Enfin, des bibliothèques de calculs spécifiques à ces architectures, Intel MKL et nVidia cuFFT, ont été utilisées pour effectuer les opérations de Transformées de Fourier Rapides. Les performances et la bonne adéquation des codes produits ont été analysées en détail pour chaque architecture. Dans plusieurs cas, sur des configurations de contrôle réalistes, des performances autorisant l'interactivité ont été atteintes. Des perspectives pour traiter des configurations plus complexes sont dressées. Enfin la problématique de l'industrialisation de ce type de code dans la plateforme logicielle CIVA est étudiée. / The Non Destructive Testing field increasingly uses simulation.It is used at every step of the whole control process of an industrial part, from speeding up control development to helping experts understand results. During this thesis, a simulation tool dedicated to the fast computation of an ultrasonic field radiated by a phase array probe in an isotropic specimen has been developped. Its performance enables an interactive usage. To benefit from the commonly available parallel architectures, a regular model (aimed at removing divergent branching) derived from the generic CIVA model has been developped. First, a reference implementation was developped to validate this model against CIVA results, and to analyze its performance behaviour before optimization. The resulting code has been optimized for three kinds of parallel architectures commonly available in workstations: general purpose processors (GPP), manycore coprocessors (Intel MIC) and graphics processing units (nVidia GPU). On the GPP and the MIC, the algorithm was reorganized and implemented to benefit from both parallelism levels, multhreading and vector instructions. On the GPU, the multiple steps of field computing have been divided in multiple successive CUDA kernels.Moreover, libraries dedicated to each architecture were used to speedup Fast Fourier Transforms, Intel MKL on GPP and MIC and nVidia cuFFT on GPU. Performance and hardware adequation of the produced algorithms were thoroughly studied for each architecture. On multiple realistic control configurations, interactive performance was reached. Perspectives to adress more complex configurations were drawn. Finally, the integration and the industrialization of this code in the commercial NDT plateform CIVA is discussed.

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Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-06-15T18:33:41Z No. of bitstreams: 2 Tese - Diogo Soares Menezes Samia - 2015.pdf: 4976311 bytes, checksum: 317908c75deb4de1770cd68c544a5190 (MD5) license_rdf: 19874 bytes, checksum: 38cb62ef53e6f513db2fb7e337df6485 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-06-28T11:59:17Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Diogo Soares Menezes Samia - 2015.pdf: 4976311 bytes, checksum: 317908c75deb4de1770cd68c544a5190 (MD5) license_rdf: 19874 bytes, checksum: 38cb62ef53e6f513db2fb7e337df6485 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-28T11:59:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Diogo Soares Menezes Samia - 2015.pdf: 4976311 bytes, checksum: 317908c75deb4de1770cd68c544a5190 (MD5) license_rdf: 19874 bytes, checksum: 38cb62ef53e6f513db2fb7e337df6485 (MD5) Previous issue date: 2015-08-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Optimal escape theory states that animals should counterbalance the costs and benefits of flight when escaping from a potential predator. However, in apparent contradiction with this well-established optimality model, birds and mammals generally initiate escape soon after beginning to monitor an approaching threat; a phenomena codified as the “Flush Early and Avoid the Rush” (FEAR) hypothesis. Typically, the FEAR hypothesis is tested using correlational statistics and is supported when there is a strong relationship between the distance at which an individual first responds behaviorally to an approaching predator (alert distance; AD), and its flight initiation distance (the distance at which it flees the approaching predator; FID). However, such correlational statistics are both inadequate to analyze relationships constrained by an envelope (such as that in the AD-FID relationship) and are sensitive to outliers with high leverage, which can lead one to erroneous conclusions. To overcome these statistical concerns we develop the phi index (Φ), a distribution-free metric to evaluate the goodness of fit of a 1:1 relationship in a constraint envelope (the prediction of the FEAR hypothesis). Using both simulation and empirical data, we conclude that Φ is superior to traditional correlational analyses because it explicitly tests the FEAR prediction, is robust to outliers, and it controls for the disproportionate influence of observations from large predictor values (caused by the constrained envelope in AD-FID relationship). Importantly, by analyzing the empirical data we corroborate the strong effect that alertness has on flight as stated by the FEAR hypothesis. / A teoria do escape ótimo afirma que os animais devem contrabalançar os custos e benefícios da fuga quando vão escapar de um predador. No entanto, em aparente contradição com este bem-estabelecido modelo ótimo, aves e mamíferos geralmente empreendem fuga logo após inicio do monitoramento do predador em potencial; um fenômeno denominado “Flush Early and Avoid the Rush hypothesis” (a hipótese FEAR). A hipótese FEAR é geralmente testada usando estatísticas correlativas e seu suporte se dá por uma forte relação positiva entre a distância na qual um indivíduo responde comportamentalmente a um predador que se aproxima (distância de alerta; alert distance, AD) e a distância do início da fuga (flight initiation distance, FID). No entanto, o uso de estatísticas correlativas para testar a hipótese FEAR pode levar a conclusões errôneas, já que estatísticas correlativas são inadequadas para análise de relações em envelope (tais como a relação entre AD e FID) e são sensíveis a valores discrepantes (outliers) com elevado efeito de alavancagem. Por isso, nós desenvolvemos o índice fi (Φ), uma métrica não-paramétrica destinada a avaliar a qualidade do ajuste de uma relação 1:1 restrita por um envelope (tal como a observada na hipótese FEAR). Usando simulações numéricas e dados empíricos, nós concluímos que Φ é uma métrica superior às análises de correlação tradicionais porque testa explicitamente a predição da hipótese FEAR, é robusta a outiliers, e ainda controla pela influência disproporcional dos altos de AD (causado pela relação em envelope entre AD e FID). Como predito pela hipótese FEAR, a análise dos dados empíricos corroborou o forte efeito que a distância de alerta tem sobre a decisão de fuga das presas.

Dans cette thèse de doctorat, nous étudions des algorithmes et des implémentations pour accélérer la résolution de systèmes linéaires denses en utilisant des architectures composées de processeurs multicœurs et d'accélérateurs. Nous nous concentrons sur des méthodes basées sur la factorisation LU. Le développement de notre code s'est fait dans le contexte de la bibliothèque MAGMA. Tout d'abord nous étudions différents solveurs CPU/GPU hybrides basés sur la factorisation LU. Ceux-ci visent à réduire le surcoût de communication dû au pivotage. Le premier est basé sur une stratégie de pivotage dite "communication avoiding" (CALU) alors que le deuxième utilise un préconditionnement aléatoire du système original pour éviter de pivoter (RBT). Nous montrons que ces deux méthodes surpassent le solveur utilisant la factorisation LU avec pivotage partiel quand elles sont utilisées sur des architectures hybrides multicœurs/GPUs. Ensuite nous développons des solveurs utilisant des techniques de randomisation appliquées sur des architectures hybrides utilisant des GPU Nvidia ou des coprocesseurs Intel Xeon Phi. Avec cette méthode, nous pouvons éviter l'important surcoût du pivotage tout en restant stable numériquement dans la plupart des cas. L'architecture hautement parallèle de ces accélérateurs nous permet d'effectuer la randomisation de notre système linéaire à un coût de calcul très faible par rapport à la durée de la factorisation. Finalement, nous étudions l'impact d'accès mémoire non uniformes (NUMA) sur la résolution de systèmes linéaires denses en utilisant un algorithme de factorisation LU. En particulier, nous illustrons comment un placement approprié des processus légers et des données sur une architecture NUMA peut améliorer les performances pour la factorisation du panel et accélérer de manière conséquente la factorisation LU globale. Nous montrons comment ces placements peuvent améliorer les performances quand ils sont appliqués à des solveurs hybrides multicœurs/GPU. / In this PhD thesis, we study algorithms and implementations to accelerate the solution of dense linear systems by using hybrid architectures with multicore processors and accelerators. We focus on methods based on the LU factorization and our code development takes place in the context of the MAGMA library. We study different hybrid CPU/GPU solvers based on the LU factorization which aim at reducing the communication overhead due to pivoting. The first one is based on a communication avoiding strategy of pivoting (CALU) while the second uses a random preconditioning of the original system to avoid pivoting (RBT). We show that both of these methods outperform the solver using LU factorization with partial pivoting when implemented on hybrid multicore/GPUs architectures. We also present new solvers based on randomization for hybrid architectures for Nvidia GPU or Intel Xeon Phi coprocessor. With this method, we can avoid the high cost of pivoting while remaining numerically stable in most cases. The highly parallel architecture of these accelerators allow us to perform the randomization of our linear system at a very low computational cost compared to the time of the factorization. Finally we investigate the impact of non-uniform memory accesses (NUMA) on the solution of dense general linear systems using an LU factorization algorithm. In particular we illustrate how an appropriate placement of the threads and data on a NUMA architecture can improve the performance of the panel factorization and consequently accelerate the global LU factorization. We show how these placements can improve the performance when applied to hybrid multicore/GPU solvers.

This thesis presents an investigation of the possibility of using the fixed-point arithmetic in the inertial navigation systems, which use the local level navigation frame mechanization equations. Two square root filtering methods, the Potter's square root Kalman filter and UD factorized Kalman filter, are compared with respect to the conventional Kalman filter and its Joseph's stabilized form. The effect of rounding errors to the Kalman filter optimality and the covariance matrix or its factors conditioning is evaluated for a various lengths of the fractional part of the fixed-point computational word. Main contribution of this research lies in an evaluation of the minimal fixed-point arithmetic word length for the Phi-angle error model with noise statistics which correspond to the tactical grade inertial measurements units.

La première mesure du spectre en phi*_eta du boson Z à 7 TeV a été réalisée dans cette thèse. Cette variable permet de sonder la dynamique de production des Z de façon fine. L'échantillon complet des données enregistrées par ATLAS en 2011 a été utilisé ce qui correspond à 4.7/fb de luminosité intégrée. Les résultats de cette mesure sont publiés dans la Ref. [18] fondé sur la note interne Ref. [69]. La section efficace différentielle de Z->ee en fonction phi*_eta a été mesurée et comparée aux calculs perturbatifs à ordre fixé, avec/sans resommation pour la région des petits phi*_eta. Le code RESBOS fournit la meilleure description des données, cependant il est incapable de reproduire, à mieux de 4%, la forme détaillée de la section efficace mesurée. La section efficace différentielle a également été comparée aux prédictions de différents générateurs Monte Carlo interfacés avec un algorithme de parton shower. Les meilleures descriptions du spectre en phi*_eta mesuré sont données par les générateurs SHERPA et POWHEG+PYTHIA8. La mesure précise de la section efficace différentielle en phi*_eta fournit des informations précieuses pour l'ajustement des codes Monte Carlo. La précision expérimentale typique de cette mesure (~0.5%) est dix fois meilleure que la précision des calculs théoriques et elle est donc aussi précieuse pour contraindre la théorie. La mesure du spectre en ptZ a également été faite pour quantifier l'incertitude systématique de cette mesure en utilisant la grande statistique de l'échantillon de données. Cela permet de comparer deux mesures qui traitent de l'impulsion transverse du boson Z. Dans la plupart du domaine en phi*_eta l'incertitude systématique de la mesure de ptZ est deux fois plus grande que celle de la mesure de phi*_eta. Cette comparaison confirme l'intérêt de la variable phi*_eta. Les résultats présentés dans cette thèse ont beaucoup d'implications pour les études futures. Ajustant les générateurs Monte Carlo en utilisant les résultats de la mesure précise du spectre en phi*_eta minimisera l'incertitude sur leurs paramètres. Une mesure de la section efficace doublement différentielle en ptZ et phi*_eta est intéressante pour mieux comprendre la corrélation entre ces deux variables. La mesure précise du spectre en ptZ utilisant la variable phi*_eta peut être appliquée au spectre en ptW et on sait que des mesures plus fines du ptW sont importante pour une détermination précise de la masse du boson W. De plus, une compréhension précise du spectre en ptZ est importante pour comprendre les propriétés cinématiques de la production du boson de Higgs.

雲南及其鄰近地區的面具文化豐富，但卻鮮少有學者以整體性的研究視野論述該地區的文化特質，因此本文以文化區的學理檢視雲南及其鄰近地區的面具文化，並視其為一文化特質，提出「面具文化圈」的論點。同時從文獻分析得知，現有研究大多集中於儺、藏面具研究，這與現存多地區的面具文化現象有極大落差，換言之，在面具文化圈中還有許多尚未被研究與記錄的面具文化。 面具文化圈與其內部的地區面具文化在族群、文化、歷史與生態環境上形成複雜關聯，本文一方面以丹塞鬼面節為例，說明面具文化圈中文化型式的差異，另一方面視鬼面節為文化展演，紀錄並分析鬼面節儀式，從宗教、國族意識、觀光經濟與地方教育等觀察面向，說明在地文化情境如何建構鬼面節，並與寮國佬族面具文化形成差別，最後再由文化變遷的現象，進一步探討伊森地區族群認同的議題。 透過面具文化圈與鬼面節的論述過程，本研究得出三大結論：（一）雲南及其鄰近地區可視為一「面具文化圈」，（二）從面具文化原型與變形辯證中，可說明在地情境是主導文化產生變遷的重要因素，以及（三）當伊森特性促成文化變遷的同時，也可能會對族群認同產生影響。在泰、寮的文化脈絡裡，丹塞鬼面節案例呈現出文化變遷和族群認同兩大意義，本文希望透過鬼面節的實證研究，增加面具文化的區域研究案例，使其既能在大區域的面具文化圈中呈現出文化意義，又能深入顯示出文化情境對區域文化所產生的結構性影響。 / This dissertation regards Yunnan Province and neighboring areas as the "mask culture circle" from the theory of culture area, and explores its forming reasons, such as ethnic migration, mask-culture trait and archetype of mask-ritual and so on. The author finds the most mask studies to focus on the researches of Nuo-mask and Tibet-mask through analysis data , so it means that there are many mask cultures have not been studied and recorded yet within "mask culture circle". “Mask culture circle” and its regional mask culture form complex relationship in terms of ethnic, culture, history and environment. This dissertation takes Phi Ta Khon Festival in Dansai as a case and illustrates it how to make different with the cultural model of “mask culture circle”. Meanwhile, the author thinks Phi Ta Khon Festival as a cultural performance and records, analyzes Phi Ta Khon Festival in terms of religion, national consciousness, tourism economy and local education in Dansai, for understanding local environment how to construct Phi Ta Khon Festival. Because local environment makes regional mask culture form cultural changes, so we can have a further discussion about the issue of ethnic identity in Isan. Generally, there are three conclusions in this dissertation: (a).Yunnan Province and neighboring areas can be regarded as the "mask-culture circle". (b).Through discussing with the relationship of archetype and variety of mask culture, it can help us to know that local environment is an important factor to cultural changes. (c).When Isan-ness makes cultural changes, at the same time, it maybe also exert an influence on ethnic identity. Phi Ta Khon Festival shows the meanings of two things, one is cultural changes, and another is ethnic identity. This dissertation hopes Phi Ta Khon Festival can increase case studies of mask culture, and lets it not only present the cultural meaning to” mask culture circle” , but also show the impact of local environment on regional mask culture.