Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La forte densité d'intégration et la miniaturisation des composants électroniques les rendent de plus en plus sensibles aux effets singuliers. Cette sensibilité est observée dans des environnements déjà largement étudiés (spatial, nucléaire) mais commence à apparaître au niveau du sol pour des applications grand public jusqu'à maintenant épargnées par de tels effets. Il devient ainsi indispensable pour les concepteurs et les fabricants de composants électroniques complexes (ASIC) de prédire la sensibilité de nouveaux composants ou de nouvelles technologies dès la phase de conception sans avoir besoin de les fabriquer.Cette thèse vise à élaborer une méthodologie de prédiction pour l'évaluation et le durcissement de ces circuits intégrés complexes face aux événements singuliers dans le but d'évaluer leur fiabilité avant la fabrication et ainsi réduire le coût des tests. Les phases de l'étude consistent à i) analyser le lien entre modèle physique et défaillance au niveau macroscopique afin de proposer des chaînes de prédiction, ii) mettre en œuvre les chaînes et valider les modèles associés sur des structures simples iii) appliquer et valider les méthodes de prédiction sur un cas réel de conception. / The scaling trend of highly integrated circuits makes them more and more sensitive to single event effects (SEE). This sensitivity was observed in widely studied environments (spatial, nuclear) but also in general public applications up to now spared by such effects. It has now become necessary for circuit designers to estimate the sensitivity of their circuit and new technology during the design phase and thus avoid spending efforts on unnecessary circuit manufacturing and testing.This thesis aims to develop a prediction methodology for integrated circuits evaluation and hardening face to the single event effect in order to assess their reliability before manufacturing and therefore, reduce the testing costs. The first step of the study is the analysis of the link between physical model and macroscopic failure in order establish prediction chains. The second step is the implementation of these chains and the validation of the associated models using simple circuits. The final step is the application and the validation of the prediction methods within a real integrated circuit design flow.

L’objectif de ces travaux était de tester la capacité d’une simulation numérique à prédire la vision subjective, dans différents conditions d’aberrations comparables aux optiques multifocales. Nous avons tout d’abord qualifié la vision subjective par la profondeur de champ, définie comme la zone de vision considérée comme acceptable par les sujets. Le calcul de critères de qualité d’image (i.e. simulation numérique) ne permettait pas de prédire la profondeur de champ (r² < 0.35). Le calcul d’images simulées, qui, contrairement aux critères de qualité d’image, demandait une réponse des sujets, a permis de démontrer que le modèle d’œil permettait de rendre compte de l’optique, mais pas de l’acceptabilité d’une cible par les sujets. Face au manque de finesse de la prédiction de ce critère de vision subjective, nous avons évalué la qualité de vision de façon continue : les sujets avaient pour tâche de noter des images sur une échelle de gradation. Les sujets notaient ainsi leur vision à différentes proximités et dans différentes conditions d’aberration. La prédiction de la vision subjective par ce critère était plus précise (r² = 0.92). Cependant, cette corrélation tendait à diminuer pour les qualités d’image très faibles. Il semblerait donc que la prédiction de la vision subjective passerait par l’utilisation de différents critères de qualité d’image, permettant de qualifier aussi bien une bonne qu’une mauvaise qualité de vision. / The objective of this work was to evaluate the capacity of a numerical simulation to predict the subjective vision, with the addition of aberrations similar to multifocal optics. We first qualified the subjective vision as the depth-of-field, defined as the range of focus for which the vision was still judged acceptable. Image quality metrics (i.e. numerical simulation) failed to predict the depth-of-field(r² < 0.35). We calculated simulated images, which, in opposition to image quality metrics needed an answer from the subjects. We thus showed that the numerical simulation could predict the optic but could not take in account the acceptability of an image. The lack of accuracy of the prediction of depth-of-field led us to the measurement of a continuous image assessment: subjects had to evaluate the quality of images on grading scales. Subjects could grade images for various defocuses and aberration conditions. The numerical simulation gave good prediction of this subjective assessment (r² = 0.92). However, the correlation was lower for lower image quality. Thus, the prediction of subjective vision should be obtained with combination of multiple image quality metrics to be able to anticipate good quality of images as well as poor ones.

Les Smart Grids visent à transformer le réseau électrique actuel en un réseau "plus intelligent" où la production énergétique est décentralisée et automatisée, facilitant l'intégration des sources d'énergie renouvelables. Cette évolution est rendue possible grâce à l'utilisation d'un réseau de communication pour les multiples échanges de données hétérogènes des Smart Grids. L'objectif de cette thèse est de proposer un paradigme de communication efficace en termes de qualité de service pour les Smart Grids basé sur les réseaux de capteurs.Dans un premier temps, on s’intéresse au protocole standard RPL. Nous proposons une évolution de celui-ci à travers une nouvelle fonction objectif. Celle-ci tire parti de l’hétérogénéité matérielle des nœuds et des liens pour introduire la qualité de service. Cela permet à RPL de satisfaire les multiples et différentes exigences en termes de fiabilité, de latence et de priorité dans l'acheminement des données. Nos résultats montrent que notre approche permet bien la différentiation du trafic tout en réduisant la latence du routage et en économisant l'énergie.Nous proposons également d'améliorer l'utilisation du réseau de capteurs en y introduisant l’auto-organisation et la réduction des données. Le but est alors de prédire la valeur des données mesurées plutôt que de les transmettre.Une autre approche explorée est d'agréger les différents messages transitant sur le réseau tout en considérant leurs différentes exigences de qualité de service. Ces deux approches permettent ainsi de réduire la consommation d'énergie tout en respectant les exigences des différentes applications des Smart Grids. / Smart Grids aim to transform the current electric grid into a "smarter" network where energy production is decentralized and automated, which facilitates the integration of renewable energy resources. This evolution is made possible thanks to the use of a communication network for the multiple heterogeneous data exchanges of the Smart Grids. Hence, the aim of this thesis is to propose an efficient communication paradigm in terms of quality of service for Smart Grids based on wireless sensor networks.First, we study data routing in Smart Grids with the RPL standard. Nevertheless, RPL is not suitable for Smart Grid applications in terms of quality of service. Therefore, we propose an objective function for RPL that takes different features of both nodes and links into consideration. Results show that our approach improves network performance compared to existing solutions in terms of packet delivery ratio, network lifetime, latency and traffic differentiation.Then, we also propose a more efficient data collection by introducing self-organization and data reduction for these wireless sensors. The goal is to predict the value of the measured data rather than transmitting them. Another explored approach is to aggregate the different messages sent across the network while considering their different requirements in terms of quality of service.These two approaches reduce the energy consumption while respecting the requirements of the different applications of the Smart Grids.

L'objectif de cette thèse est de développer des outils de prédiction d'interactions entre protéines qui puissent être appliqués en particulier sur le réseau d’interaction autour de la protéine CFTR, qui est impliquée dans la mucoviscidose. Le développement de méthodes de prédiction in silico peut s'avérer utile pour suggérer aux biologistes de nouvelles cibles d'interaction. Nous proposons une nouvelle méthode pour la prédiction de liens dans un réseau. Afin de bénéficier de l'information des données non étiquetées, nous nous plaçons dans le cadre de l'apprentissage semi-supervisé. Nous abordons ce problème de prédiction comme une tâche d'apprentissage d'un noyau de sortie. Un noyau de sortie est supposé coder les proximités existantes entres les nœuds du graphe et l'objectif est d'approcher ce noyau à partir de descriptions appropriées en entrée. L'utilisation de l'astuce du noyau dans l'ensemble de sortie permet de réduire le problème d'apprentissage à celui d'une fonction d'une seule variable à valeurs dans un espace de Hilbert. En choisissant les fonctions candidates pour la régression dans un espace de Hilbert à noyau reproduisant à valeur opérateur, nous développons, comme dans le cas de fonctions à valeurs scalaires, des outils de régularisation. Nous établissons en particulier des théorèmes de représentation, qui permettent de définir de nouveaux modèles de régression. Nous avons testé l'approche développée sur des données artificielles, des problèmes test ainsi que sur un réseau d'interaction chez la levure et obtenu de très bons résultats. Puis nous l'avons appliquée à la prédiction d'interactions entre protéines dans le cas d'un réseau construit autour de CFTR. / The aim of this thesis is to develop tools for predicting interactions between proteins that can be applied to the human proteins forming a network with the CFTR protein. This protein, when defective, is involved in cystic fibrosis. The development of in silico prediction methods can be useful for biologists to suggest new interaction targets. We propose a new method to solve the link prediction problem. To benefit from the information of unlabeled data, we place ourselves in the semi-supervised learning framework. Link prediction is addressed as an output kernel learning task, referred as Output Kernel Regression. An output kernel is assumed to encode the proximities of nodes in the target graph and the goal is to approximate this kernel by using appropriate input features. Using the kernel trick in the output space allows one to reduce the problem of learning from pairs to learning a single variable function with output values in a Hilbert space. By choosing candidates for regression functions in a reproducing kernel Hilbert space with operator valued kernels, we develop tools for regularization as for scalar-valued functions. We establish representer theorems in the supervised and semi-supervised cases and use them to define new regression models for different cost functions. We first tested the developed approach on transductive link prediction using artificial data, benchmark data as well as a protein-protein interaction network of the yeast and we obtained very good results. Then we applied it to the prediction of protein interactions in a network built around the CFTR protein.

L'objectif de ces travaux était de tester la capacité d'une simulation numérique à prédire la vision subjective, dans différents conditions d'aberrations comparables aux optiques multifocales. Nous avons tout d'abord qualifié la vision subjective par la profondeur de champ, définie comme la zone de vision considérée comme acceptable par les sujets. Le calcul de critères de qualité d'image (i.e. simulation numérique) ne permettait pas de prédire la profondeur de champ (r² < 0.35). Le calcul d'images simulées, qui, contrairement aux critères de qualité d'image, demandait une réponse des sujets, a permis de démontrer que le modèle d'œil permettait de rendre compte de l'optique, mais pas de l'acceptabilité d'une cible par les sujets. Face au manque de finesse de la prédiction de ce critère de vision subjective, nous avons évalué la qualité de vision de façon continue : les sujets avaient pour tâche de noter des images sur une échelle de gradation. Les sujets notaient ainsi leur vision à différentes proximités et dans différentes conditions d'aberration. La prédiction de la vision subjective par ce critère était plus précise (r² = 0.92). Cependant, cette corrélation tendait à diminuer pour les qualités d'image très faibles. Il semblerait donc que la prédiction de la vision subjective passerait par l'utilisation de différents critères de qualité d'image, permettant de qualifier aussi bien une bonne qu'une mauvaise qualité de vision.

L'enjeu de l'étude du transcriptome est de proposer de nouveaux biomarqueurs pronostiques. Cette<br />étude soulève cependant de nombreuses questions statistiques dues à l'analyse simultanée de l'expression<br />de milliers de gènes pour un nombre restreint de patients. Nous nous sommes intéressés<br />à deux aspects de l'évaluation des modèles pronostiques issus de l'analyse du transcriptome. Dans<br />un premier temps, l'utilisation complémentaire de jeux de données simulés et publics nous a permis<br />de montrer que le choix de la méthode d'analyse la plus adaptée repose sur la manière dont ses<br />propriétés théoriques s'adaptent à la structure des données. Cette réflexion a été appliquée aux<br />analyses discriminante et inter-groupes. Dans un second temps, des simulations nous ont permis<br />d'estimer les contributions respectives des variables clinico-biologiques classiques et transcriptomiques<br />dans des modèles de survie. Les paramètres associés à la surestimation de la contribution<br />des biopuces ont été identifiés.

Au cours de la dernière décennie, les chalcogénures (Q=S, Se et Te) d'élément de transition ont fait l'objet d’un fort regain d’intérêt, notamment en raison de la découverte de supraconductivité à haute température critique dans les composés à base de fer et de sélénium. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail de thèse est de découvrir et d'étudier de nouveaux composés chalcogénures à base de fer et de nickel dans l'espoir de révéler des propriétés électroniques nonconventionnelles. Pour cela, nous avons utilisé plusieurs approches de conception rationnelle de nouveaux composés, comme la prédiction structurale par des calculs ab initio (USPEX), le concept d'assemblage de sous-unités structurales 2D ou des méthodes de chimie douce. Plusieurs nouveaux composés lamellaires ont été ainsi découverts. Par exemple, nous avons réussi à obtenir de nouveaux composés dont les structures résultent d'un assemblage de blocs fluorines, associés soit avec un plan de fer et de sélénium comme dans Ba2F2Fe1.5Se3, soit avec un plan de chalcogène contenant des chaines de sélénium (Ba3F4Se1.66) ou des paires de soufre (Ba2F2S2). Nous avons ensuite montré que de tels composés, utilisés comme précurseurs, permettent l’intercalation topotactique d’éléments de transition M, qui réagissent avec la paire (S2)2- pour former de nouvelles entités MxSy. Ce résultat ouvre donc une nouvelle voie de synthèse générale jouant sur la chimie des paires de chalcogène. En utilisant ce concept, nous avons pu découvrir de nouveaux composés lamellaires possédant des plans MxSy originaux. / During the last decade, an upsurge of interest was dedicated to chalcogenides (Q = S, Se and Te) of transition elements, particularly because of the discovery of superconductivity at high critical temperature in compounds based on iron and selenium. In this context, the aim of this thesis work is to discover and explore new chalcogenide compounds based on iron and nickel in the hope of revealing unconventional electronic properties. We used several approaches of rational design of new compounds, such as structural prediction based on ab initio calculations (USPEX), the concept of assembly of two-dimensional Secondary Building Units or soft chemistry methods. Several new lamellar compounds were thus discovered. For example, we succeeded to obtain new compounds which structures result from an assembly of fluorite blocks associated with either an iron selenide layer, such as in Ba2F2Fe1.5Se3, or with a chalcogen layer containing selenium chains (Ba3F4Se1.66) or sulfur pairs (Ba2F2S2). We then showed that such compounds, used as precursors, allow the topotactic intercalation of transition elements M, which react with (S2)2- pairs to form new MxSy layers. This result paves the way for a new general synthetic route playing on the chemistry of chalcogen pairs. Using this concept, we have discovered several new lamellar compounds exhibiting original MxSy layers.