Les hydrolysats protéiques ont une haute valeur ajoutée pour des secteurs industriels variés, de par leurs propriétés nutritives, fonctionnelles et / ou nutraceutiques. Pour améliorer les propriétés des hydrolysats, l’ultrafiltration est utilisée. Cependant, le manque d’outils de modélisation lié à la complexité des mélanges est un verrou pour une mise en œuvre rationnelle du procédé. Ces travaux ont permis de valider une stratégie de prédiction basée sur des caractéristiques classiques des hydrolysats et un étalonnage expérimental de la membrane d’ultrafiltration. Cette méthode permet de prédire les rendements et enrichissements en fraction(s) ou peptide(s) cible(s), ainsi que la productivité du procédé. Le modèle global de prédiction de l’ultrafiltration obtenu est alors utilisé afin d’optimiser la mise en œuvre de ce procédé. La démarche d’optimisation consiste à maximiser l’enrichissement de fractions ou de peptides cibles en minimisant la consommation d’eau et la durée du procédé / Protein hydrolysates are high added value mixtures for various industrial areas, thanks to their nutritive, functional or nutraceutical properties. To enhance hydrolysates performances, fractionation processes such as ultrafiltration are used. However, the lack of tools to predict ultrafiltration performances is a major bottleneck for a rational implementation of the process. This research thesis work enables to validate a prediction strategy based on classical characteristics of hydrolysates and an experimental calibration of the membrane. Yields and enrichment factors in targeted peptides or fractions during ultrafiltration as well as the productivity of the process can be predicted. This global methodology of performances prediction is then used to optimize the implementation modes of ultrafiltration. The multiobjective optimization approach consists in maximizing the enrichment in targeted peptides or fractions while water consumption and / or process duration is minimized

L'analyse et la compréhension du comportement d'applications parallèles sur des plates-formes de calcul variées est un problème récurent de la communauté du calcul scientifique. Lorsque les environnements d'exécution ne sont pas disponibles, la simulation devient une approche raisonnable pour obtenir des indicateurs de performance objectifs et pour explorer plusieurs scénarios ``what-if?''. Dans cette thèse, nous présentons un environnement pour la simulation off-line d'applications écrites avec MPI. La principale originalité de notre travail par rapport aux travaux précédents réside dans la définition de traces indépendantes du temps. Elles permettent d'obtenir une extensibilité maximale puisque des ressources hétérogènes et distribuées peuvent être utilisées pour obtenir une trace. Nous proposons un format dans lequel pour chaque événement qui apparaît durant l'exécution d'une application, nous récupérons les informations sur le volume d'instructions pour une phase de calcul ou le nombre d'octets et le type d'une communication. Pour obtenir des traces indépendantes du temps lors de l'exécution d'applications MPI, nous devons les instrumenter pour récupérer les données requises. Il existe plusieurs outils d'instrumentation qui peuvent instrumenter une application. Nous proposons un système de notation qui correspond aux besoins de notre environnement et nous évaluons les outils d'instrumentation selon lui. De plus, nous introduisons un outil original appelé Minimal Instrumentation qui a été conçu pour répondre au besoins de notre environnement. Nous étudions plusieurs méthodes d'instrumentation et plusieurs stratégies d'acquisition. Nous détaillons les outils qui extraient les traces indépendantes du temps à partir des traces d'instrumentations de quelques outils de profiling connus. Enfin nous évaluons la procédure d'acquisition complète et présentons l'acquisition d'instances à grande échelle. Nous décrivons en détail la procédure pour fournir un fichier de plateforme simulée réaliste à notre outil d'exécution de traces qui prend en compte la topologie de la plateforme cible ainsi que la procédure de calibrage par rapport à l'application qui va être simulée. De plus, nous montrons que notre simulateur peut prédire les performances de certains benchmarks MPI avec moins de 11% d'erreur relative entre l'exécution réelle et la simulation pour les cas où il n'y a pas de problème de performance. Enfin, nous identifions les causes de problèmes de performances et nous proposons des solutions pour y remédier. / Analyzing and understanding the performance behavior of parallel applicationson various compute infrastructures is a long-standing concern in the HighPerformance Computing community. When the targeted execution environments arenot available, simulation is a reasonable approach to obtain objectiveperformance indicators and explore various ``what-if?'' scenarios. In thiswork we present a framework for the off-line simulation of MPIapplications. The main originality of our work with regard to the literature is to rely on\tit execution traces. This allows for an extreme scalability as heterogeneousand distributed resources can be used to acquire a trace. We propose a formatwhere for each event that occurs during the execution of an application we logthe volume of instructions for a computation phase or the bytes and the type ofa communication. To acquire time-independent traces of the execution of MPI applications, wehave to instrument them to log the required data. There exist many profilingtools which can instrument an application. We propose a scoring system thatcorresponds to our framework specific requirements and evaluate the mostwell-known and open source profiling tools according to it. Furthermore weintroduce an original tool called Minimal Instrumentation that was designed tofulfill the requirements of our framework. We study different instrumentationmethods and we also investigate several acquisition strategies. We detail thetools that extract the \tit traces from the instrumentation traces of somewell-known profiling tools. Finally we evaluate the whole acquisition procedureand we present the acquisition of large scale instances. We describe in detail the procedure to provide a realistic simulated platformfile to our trace replay tool taking under consideration the topology of thereal platform and the calibration procedure with regard to the application thatis going to be simulated. Moreover we present the implemented trace replaytools that we used during this work. We show that our simulator can predictthe performance of some MPI benchmarks with less than 11\% relativeerror between the real execution and simulation for the cases that there is noperformance issue. Finally, we identify the reasons of the performance issuesand we propose solutions.

Nous abordons dans cette thèse la tâche de prédiction de performances des systèmes de reconnaissance automatique de la parole (SRAP).Il s'agit d'une tâche utile pour mesurer la fiabilité d'hypothèses de transcription issues d'une nouvelle collection de données, lorsque la transcription de référence est indisponible et que le SRAP utilisé est inconnu (boîte noire).Notre contribution porte sur plusieurs axes:d'abord, nous proposons un corpus français hétérogène pour apprendre et évaluer des systèmes de prédiction de performances ainsi que des systèmes de RAP.Nous comparons par la suite deux approches de prédiction: une approche à l'état de l'art basée sur l'extraction explicite de traitset une nouvelle approche basée sur des caractéristiques entraînées implicitement à l'aide des réseaux neuronaux convolutifs (CNN).L'utilisation jointe de traits textuels et acoustiques n'apporte pas de gains avec de l'approche état de l'art,tandis qu'elle permet d'obtenir de meilleures prédictions en utilisant les CNNs. Nous montrons également que les CNNs prédisent clairement la distribution des taux d'erreurs sur une collection d'enregistrements, contrairement à l'approche état de l'art qui génère une distribution éloignée de la réalité.Ensuite, nous analysons des facteurs impactant les deux approches de prédiction. Nous évaluons également l'impact de la quantité d'apprentissage des systèmes de prédiction ainsi que la robustesse des systèmes appris avec les sorties d'un système de RAP particulier et utilisés pour prédire la performance sur une nouvelle collection de données.Nos résultats expérimentaux montrent que les deux approches de prédiction sont robustes et que la tâche de prédiction est plus difficile sur des tours de parole courts ainsi que sur les tours de parole ayant un style de parole spontané.Enfin, nous essayons de comprendre quelles informations sont capturées par notre modèle neuronal et leurs liens avec différents facteurs.Nos expériences montrent que les représentations intermédiaires dans le réseau encodent implicitementdes informations sur le style de la parole, l'accent du locuteur ainsi que le type d'émission.Pour tirer profit de cette analyse, nous proposons un système multi-tâche qui se montre légèrement plus efficace sur la tâche de prédiction de performance. / In this thesis, we focus on performance prediction of automatic speech recognition (ASR) systems.This is a very useful task to measure the reliability of transcription hypotheses for a new data collection, when the reference transcription is unavailable and the ASR system used is unknown (black box).Our contribution focuses on several areas: first, we propose a heterogeneous French corpus to learn and evaluate ASR prediction systems.We then compare two prediction approaches: a state-of-the-art (SOTA) performance prediction based on engineered features and a new strategy based on learnt features using convolutional neural networks (CNNs).While the joint use of textual and signal features did not work for the SOTA system, the combination of inputs for CNNs leads to the best WER prediction performance. We also show that our CNN prediction remarkably predicts the shape of the WER distribution on a collection of speech recordings.Then, we analyze factors impacting both prediction approaches. We also assess the impact of the training size of prediction systems as well as the robustness of systems learned with the outputs of a particular ASR system and used to predict performance on a new data collection.Our experimental results show that both prediction approaches are robust and that the prediction task is more difficult on short speech turns as well as spontaneous speech style.Finally, we try to understand which information is captured by our neural model and its relation with different factors.Our experiences show that intermediate representations in the network automatically encode information on the speech style, the speaker's accent as well as the broadcast program type.To take advantage of this analysis, we propose a multi-task system that is slightly more effective on the performance prediction task.

Ce mémoire traite de l'obtention d'informations pertinentes, récentes et précises sur l'état courant des plates-formes de calcul modernes. Souvent dénommés grilles, ces environnements se différencient des machines parallèles les ayant précédés par leur nature intrinsèquement hétérogène et fortement dynamique.<br /> <br />Ce document est découpé en trois parties. La première présente les difficultés spécifiques à la grille en se basant sur une sélection de projets d'infrastructures pour la grille et en détaillant les solutions proposées dans ce cadre.<br /><br />La seconde partie montre comment obtenir efficacement des informations quantitatives sur les capacités de la grille et leur adéquation aux besoins des routines à ordonnancer. Après avoir détaillé les problèmes rencontrés dans ce cadre, nous explicitons notre approche, nommée macro-benchmarking. Nous présentons ensuite l'outil FAST, développé dans le cadre de cette thèse et mettant cette méthodologie en oeuvre. Nous étudions également comment cet outil est utilisé dans différents projets.<br /><br />La troisième partie traite de l'obtention d'une vision plus qualitative des caractéristiques de la grille, telle que la topologie d'interconnexion des machines la constituant. Après une étude des solutions classiques du domaine, nous présentons ALNeM, notre solution de cartographie automatique ne nécessitant pas de privilège d'exécution particulier. Cet outil est basé sur l'environnement GRAS, développé dans le cadre de ces travaux pour la mise au point des constituants de la grille.

Les technologies microélectroniques ainsi que les outils de CAO actuels permettent la conception de plus en plus rapide de circuits et systèmes intégrés très complexes. L'un des plus importants problèmes rencontrés est de gérer la complexité en terme de nombre de transistors présents dans le système à manipuler ainsi qu'en terme de diversité des composants, dans la mesure où les systèmes actuels intègrent, sur un même support de type SiP ou bien SoC, de plus en plus de blocs fonctionnels hétérogènes. Le but de cette thèse est la recherche de nouvelles techniques de test qui mettent à contribution les ressources embarquées pour le test et le contrôle des modules AMS et RF. L'idée principale est de mettre en oeuvre pour ces composantes des méthodes de test et de contrôle suffisamment simples pour que les ressources numériques embarquées puissent permettre leur implémentation à faible coût. Les techniques proposées utilisent des modèles de représentation auto-régressifs qui prennent en comptes les non linéarités spécifiques à ce type de modules. Les paramètres du modèle comportemental du système sont utilisés pour la prédiction des performances du système qui sont nécessaire pour l'élaboration de la signature de test et le contrôle de la consommation du circuit. Deux démonstrateurs ont été mis en place pour valider la technique proposée : une chaine RF conçue au sein du groupe RMS et un accéléromètre de type MMA7361L.

Dans le domaine du calcul de haute performance, les architectures d'exécution sont en continuelle évolution. L'augmentation du nombre de nœuds de calcul, ou le choix d'une topologie réseau plus rapide représentent un investissement important tant en temps qu'en moyen financier. Les méthodes de prédiction de performances permettent de guider ce choix. En parallèle à ce développement, les systèmes HPC pair-à-pair (P2P) se sont également développés ces dernières années. Ce type d'architecture hétérogène permettrait la résolution des problèmes scientifiques pour un coût très faible par rapport au coût d'une architecture dédiée.Ce manuscrit présente une méthode nouvelle de prédiction de performances pour les applications réelles de calcul distribué, exécutées dans des conditions réelles. La prédiction prend en compte l'optimisation du compilateur. Les résultats sont extrapolables et ils sont obtenus pour un ralentissement réduit. Ce travail de recherche est implémenté dans un logiciel nouveau nommé dPerf. dPerf est capable de prédire les performances des applications C, C++ ou Fortran qui communiquent en utilisant les normes MPI ou P2P-SAP et qui s'exécutent sur une architecture cible pair à pair, hétérogène et décentralisée. La précision de cette contribution a été étudiée sur (i) la transformée Laplace, pour l'aspect séquentiel, (ii) le benchmark IS de NAS, pour l'aspect MPI, (iii) et le code de l'obstacle pour l'aspect calcul P2P décentralisé et l'extrapolation du nombre de nœuds.

Ce travail de thèse vise à améliorer la compréhension des phénomènes physiques se produisant durant le pressage en continu des graines oléagineuses et à développer un modèle phénoménologique décrivant le comportement mécanique de la matière au cours de sa compression le long de la vis. Les expérimentations ont été réalisées sur des graines de colza, en utilisant un pilote de presse à vis instrumenté (Reinartz, Allemagne). Deux arrangements de vis différents ont été étudiés et comparés, de manière à observer l’influence de la géométrie sur les performances opératoires, le développement des contraintes à l’intérieur de la cage et les propriétés mécaniques du gâteau de pressage. L’instrumentation de la presse a permis de générer des données précises de débits d’huile et de gâteau, capacité de traitement, rendement d’extraction et consommation d’énergie spécifique, pour des vitesses de rotation de la vis comprises entre 0 et 18,2 tr/min. Des profils de pression, teneur en huile et vitesse de déplacement ont également été déterminés pour les deux arrangements de vis, pour caractériser le fonctionnement de la presse. Ces données ont permis d’identifier une alternance de zones de compression et de transport le long de la vis, avec une présence éventuelle de phénomènes de reflux. Une représentation simplifiée a été proposée, pour décrire le pressage continu comme une succession de d’étapes de pressage discontinu. En se basant sur la théorie de filtration/consolidation, le coefficient de consolidation, le module de compressibilité et la résistance spécifique du gâteau de pressage ont étés calculés pour chaque zone de compression. Les propriétés mécaniques du gâteau de pressage ont finalement été utilisées pour développer une relation semi-empirique permettant de prédire le débit d’huile et le rendement d’extraction de la presse. Les résultats expérimentaux correspondent aux données estimées avec une précision satisfaisante. / This work was devoted to better understand the physical phenomena occurring during oilseeds expression in continuous screw presses and to develop a phenomenological model describing the compression behavior of the press cake along the screw. Experiments were conducted on canola seeds, using an instrumented pilot screw press (Reinartz, Germany). Two different screw arrangements were studied and compared in order to observe the influence of the geometry on the operating performances, the constraints development in the barrel and the press cake mechanical properties. Press monitoring provided accurate data about oil and cake flowrates, treatment capacity, extraction yield and specific energy consumption, for screw rotation speeds ranging between 0 and 18.2rpm. Pressure, deoiling and displacement velocity profiles were also determined for both arrangements to characterize the press operation. These data allowed to identify the alternation of compression and transport sections along the screw, possibly supplemented by oil reflux. A simplified representation was proposed, describing continuous pressing as a succession of multiple batch pressing steps. Based on the filtration/consolidation theory, the consolidation coefficient, compressibility modulus and press cake specific resistance were calculated in each compression sections. The press cake mechanical properties were finally used to develop a semi-empirical relation predicting the press oil flowrate and extraction yield. Experimental results fitted the estimated data with satisfactory accuracy.

Dans le domaine du calcul de haute performance, les architectures d’exécution sont en continuelle évolution. L’augmentation du nombre de nœuds de calcul, ou le choix d’une topologie réseau plus rapide représentent un investissement important tant en temps qu’en moyen financier. Les méthodes de prédiction de performances permettent de guider ce choix. En parallèle à ce développement, les systèmes HPC pair-à-pair (P2P) se sont également développés ces dernières années. Ce type d’architecture hétérogène permettrait la résolution des problèmes scientifiques pour un coût très faible par rapport au coût d’une architecture dédiée.Ce manuscrit présente une méthode nouvelle de prédiction de performances pour les applications réelles de calcul distribué, exécutées dans des conditions réelles. La prédiction prend en compte l’optimisation du compilateur. Les résultats sont extrapolables et ils sont obtenus pour un ralentissement réduit. Ce travail de recherche est implémenté dans un logiciel nouveau nommé dPerf. dPerf est capable de prédire les performances des applications C, C++ ou Fortran qui communiquent en utilisant les normes MPI ou P2P-SAP et qui s’exécutent sur une architecture cible pair à pair, hétérogène et décentralisée. La précision de cette contribution a été étudiée sur (i) la transformée Laplace, pour l’aspect séquentiel, (ii) le benchmark IS de NAS, pour l’aspect MPI, (iii) et le code de l’obstacle pour l’aspect calcul P2P décentralisé et l’extrapolation du nombre de nœuds. / In the field of high performance computing, the architectures evolve continuously. In order to increase the number of computing nodes or the network speed, an important investment must be considered, from both temporal and financial point of view. Performance prediction methods aim at assisting in finding the best trade-off for such an investment. At the same time, P2P HPC systems have known an increase in development. These heterogeneous architectures would allow solving scientific problems at a low cost, with respect to dedicated systems.The manuscript presents a new method for performance prediction. This method applies to real applications for distributed computing, considered in a real execution environment. This method uses information about the different compiler optimization levels. The prediction results are obtained with reduced slowdown and are scalable. This thesis took shape in the development of the dPerf tool. dPerf predicts the performances of C, C++, and Fortran application, which use MPI or P2P-SAP to communicate. The applications modeled by dPerf are meant for execution on P2P heterogeneous architectures, with a decentralized communication topology. The accuracy of dPerf has been studied on three applications: (i) the Laplace transform, for sequential codes, (ii) the NAS Integer Sort benchmark for distributed MPI programs, (iii) and the obstacle problem, for the decentralized P2P computing and the scaling of the number of computing nodes.