Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

La notion de robustesse peut se définir par le maintien des performances et de la santé quelles que soient les conditions d’environnement. Le sevrage constitue la phase où la plus grande quantité d’antibiotiques est utilisée car il est source de perturbations multiples pour le porcelet. L’identification de porcs robustes permettrait d’envisager des soins spécifiques et/ou une sélection génétique sur ce caractère. Les objectifs de cette thèse étaient d’identifier certains marqueurs physiologiques associés à la robustesse du porcelet au sevrage et de prédire cette robustesse par des variables physiologiques décrivant ces réponses mesurées avant et après sevrage. Pour répondre à cet objectif, des variables physiologiques ont d’abord été mesurées dans des environnements très divers puis celles associées à la robustesse ont été identifiées. Une première étude a été conduite en installation expérimentale visant à étudier les effets de l’âge, des conditions de sevrage et de la santé sur l’évoPar ailleurs, dans une deuxième étude, des variables physiologiques ont été mesurées dans 16 élevages commerciaux autour du sevrage. Les performances de croissance et le statut sanitaire étaient les 2 facteurs de variations d’élevages contrôlés. L’analyse des données a permis de mettre en évidence une forte influence du statut sanitaire sur les variables physiologiques mesurées autour du sevrage. Des variables descriptives du statut oxydant, du statut métabolique et de l’activation du système immunitaire ont été associées à la robustesse du porcelet au sevrage. Ainsi, les porcelets les plus / The concept of robustness can be defined as the ability to maintain performances and health whatever environmental conditions. Weaning is the step where the biggest part of antibiotics is used because it is the source of multiple perturbations for the piglet. The identification of robust pigs could allow settling specific care and/or genetic selection on this criteria. The objectives of this thesis were to identify physiological parameters associated with the robustness of piglet at weaning and to predict this robustness by biological variables describing those measured responses before and after weaning. To answer to this objective, physiological variables were first measured in very different environments and, then, those ones associated with the robustness were identified. A first experiment was realized in experimental unit, aiming to study the effects of age, weaning conditions and health on the evolution of blood variables describing immune and metabolic status, stress and oxidatGrowth performances and health status were the two controlled factors of variations of farms. The analysis of data allowed us to show a high influence of health status on physiological variables around weaning. Some variables describing oxidative status, metabolic status and the activation of immune system were associated with the robustness of piglet at weaning. Thus, the most robust piglets are those ones who, in favorable or unfavorable environments, have a capacity to limit their oxidative stress, to mobilize less body reserves and to activate quickly their immune system. Those variables

Au cours des vingt dernières années, de nombreux algorithmes de reconstruction de surface ont été développés. Néanmoins, des données additionnelles telles que les normales orientées sont souvent requises et la robustesse aux données imparfaites est encore un vrai défi. Dans cette thèse, nous traitons de nuages de points non-orientés et imparfaits, et proposons deux nouvelles méthodes gérant deux différents types de surfaces. La première méthode, adaptée au bruit, s'applique aux surfaces lisses et fermées. Elle prend en entrée un nuage de points avec du bruit variable et des données aberrantes, et comporte trois grandes étapes. Premièrement, en supposant que la surface est lisse et de dimension connue, nous calculons une fonction distance adaptée au bruit. Puis nous estimons le signe et l'incertitude de la fonction sur un ensemble de points-sources, en minimisant une énergie quadratique exprimée sur les arêtes d'un graphe uniforme aléatoire. Enfin, nous calculons une fonction implicite signée par une approche dite « random walker » avec des contraintes molles choisies aux points-sources de faible incertitude. La seconde méthode génère des surfaces planaires par morceaux, potentiellement non-variétés, représentées par des maillages triangulaires simples. En faisant croitre des primitives planaires convexes sous une erreur de Hausdorff bornée, nous déduisons à la fois la surface et sa connectivité et générons un complexe simplicial qui représente efficacement les grandes régions planaires, les petits éléments et les bords. La convexité des primitives est essentielle pour la robustesse et l'efficacité de notre approche. / Over the last two decades, a high number of reliable algorithms for surface reconstruction from point clouds has been developed. However, they often require additional attributes such as normals or visibility, and robustness to defect-laden data is often achieved through strong assumptions and remains a scientific challenge. In this thesis we focus on defect-laden, unoriented point clouds and contribute two new reconstruction methods designed for two specific classes of output surfaces. The first method is noise-adaptive and specialized to smooth, closed shapes. It takes as input a point cloud with variable noise and outliers, and comprises three main steps. First, we compute a novel noise-adaptive distance function to the inferred shape, which relies on the assumption that this shape is a smooth submanifold of known dimension. Second, we estimate the sign and confidence of the function at a set of seed points, through minimizing a quadratic energy expressed on the edges of a uniform random graph. Third, we compute a signed implicit function through a random walker approach with soft constraints chosen as the most confident seed points. The second method generates piecewise-planar surfaces, possibly non-manifold, represented by low complexity triangle surface meshes. Through multiscale region growing of Hausdorff-error-bounded convex planar primitives, we infer both shape and connectivity of the input and generate a simplicial complex that efficiently captures large flat regions as well as small features and boundaries. Imposing convexity of primitives is shown to be crucial to both the robustness and efficacy of our approach.

La robustesse est un attribut spécifique de la fiabilité qui caractérise la réaction d’un système aux fautes externes. Par conséquent, le test de robustesse consiste à tester un système en présence de fautes ou dans des conditions environnementales stressantes afin d’étudier son comportement lorsqu’il évolue dans un environnement hostile. Le test de robustesse peut être soit empirique ou formel. Les méthodes d’injection de fautes sont très communément utilisées pour évaluer le degré de robustesse d’un système. Cependant, elles ne se basent sur aucun oracle de test pour valider leurs résultats. D’autre part, les méthodes formelles de test de robustesse formalisent et la génération de fautes et le processus d’analyse. Elles présentent cependant quelques limitations par rapport aux types de fautes considérées qui dépendent fortement du modèle fonctionnel du système testé. Le travail que nous présentons dans cette thèse, consiste en un ensemble de propositions qui ont pour objectif de répondre aux défis auxquels font face les approches de test de robustesse existantes. D’abord, nous proposons une approche formelle pour la spécification et la vérification du processus d’injection de fautes. Cette approche consiste à formaliser les fautes injectées par un ensemble de triplet de Hoare et ensuite d’utiliser cette spécification pour vérifier la bonne exécution des campagnes d’injections. Notre seconde contribution concerne la spécification et la vérification des propriétés de robustesse. Nous proposons de formaliser les propriétés de robustesse en utilisant une extension de la logique temporelle linéaire qui permet la spécification de contraintes temps réel (XCTL) et nous proposons un algorithme de test passif qui permet de tester la satisfiabilité de ce type de contraintes sur des traces d’exécution finies. Nous contribuons aussi par une nouvelle approche de test de robustesse. Nous proposons une approche hybride basée sur l’injection de fautes et le test passif. L’injection de fautes est utilisée pour créer des conditions environnementales stressantes, et le test passif permet de vérifier la satisfiabilité des propriétés de robustesse sur les traces d’exécution collectées. Les fautes injectées ainsi que les propriétés de robustesse sont formellement spécifiées. Nous utilisons la logique de Hoare pour la spécification des fautes et la logique XCTL pour la formalisation des propriétés de robustesse. Ce qui nous permet de vérifier à la fois le processus d’injection et les exigences de robustesse en appliquant les approches de test passives proposées dans nos contributions précédentes. Finalement, nous proposons une plateforme de modélisation et de vérification de la robustesse des services Web. Cette plateforme est en réalité une instanciation de notre approche de test de robustesse, adaptée aux services Web. Le choix des services Web est motivé par l’émergence de cette technologie qui tend progressivement à s’imposer comme un standard du paradigme de communication programme-à-programme. Ils fournissent aussi un excellent exemple de systèmes hétérogènes fortement distribués. / Robustness is a specialized dependability attribute, characterizing a system reaction with respect to external faults. Accordingly, robustness testing involves testing a system in the presence of faults or stressful environmental conditions to study its behavior when facing abnormal conditions. Testing system robustness can be done either empirically or formally. Fault injection techniques are very suitable for assessing the robustness degree of the tested system. They do not rely however, on formal test oracles for validating their test. On the other hand, existing formal approaches for robustness testing formalize both the fault generation and the result analysis process. They have however some limitations regarding the type of the handled faults as well as the kind of systems on which they can be applied. The work presented in this thesis manuscript aims at addressing some of the issues of the existing robustness testing methods. First, we propose a formal approach for the specification and the verification of the fault injection process. This approach consists in formalizing the injected faults as a set of Hoare triples and then, verifying the good execution of the injection campaigns, based on a passive testing algorithm that checks the fault specification against a collected injection trace. Our second contribution focuses on providing a test oracle for verifying real time constraints. We propose a passive testing algorithm to check real time requirements, specified as a set of XCTL (eXplicit Clock Temporal Logic) formulas, on collected execution traces. Then, we propose a new robustness testing approach. It is a complementary approach that combines fault injection and passive testing for testing system robustness. The injected faults are specified as a set of Hoare triples and verified against the injection trace to validate the injection process. The robustness requirements are formalized as a set of XCTL formulas and are verified on collected execution traces. This approach allows one to inject a wide range of faults and can be used to test both simple and distributed systems. Finally, we propose an instantiation of our robustness testing approach for Web services. We chose Web services technology because it supports widely distributed and heterogeneous systems. It is therefore, a very good application example to show the efficiency of our approach.

Le terme de robustesse structurale donne lieu à diverses définitions et domaines d'application. Dans le domaine de l'ingénierie structurale, le cadre réglementaire des Eurocodes définit la robustesse structurale comme « l'aptitude d'une structure à résister à des événements tels que les incendies, les explosions, les chocs ou les conséquences d'une erreur humaine, sans présenter de dégâts disproportionnés par rapport à la cause d'origine ». Cette définition fait clairement ressortir les notions de dommage initial (défaillance locale) et de dommage disproportionné (défaillance globale). Cette thèse propose une approche de la quantification de la robustesse structurale en contexte probabiliste pour mesurer l'impact d'une défaillance localisée sur la défaillance globale de la structure. L'objectif majeur de la thèse est de quantifier l'écart entre une défaillance locale et une défaillance globale, en introduisant différents indices de robustesse selon que la structure soit intègre ou initialement endommagée. Pour cela, dans le but de caractériser et quantifier les liens existant entre la performance des différents éléments d'une structure et la performance globale de la structure, il est nécessaire d'introduire une étude en système qui intègre de manière concomitante des notions de défaillance locale (modes de défaillance) et des notions de défaillance globale. Une recherche « par l'intérieur » des chemins de défaillance dominants est présentée. Le terme « par l'intérieur » est utilisé car c'est le cheminement interne de la défaillance dans la structure qui est recherché. Des méthodes de parcours d'arbre d'évènements sont introduites telles que la méthode des « branches et bornes », du β-unzipping, ou encore du β-unzipping avec bornage. Ces méthodes permettent d'identifier les chemins de défaillance dominants avec des temps de calcul raisonnables. En particulier, il est possible de déterminer le chemin de défaillance associé à la plus grande probabilité de défaillance, appelé encore chemin de référence. Une approche « par l'extérieur » est également proposée, qui consiste à identifier la défaillance globale sans parcourir un arbre d'évènement (et donc sans s'intéresser à l'ordre avec lequel la défaillance survient). Le terme « par l'extérieur » correspond donc à regarder la défaillance de manière globale sans chercher à déterminer la chronologie de la défaillance. Dans les deux cas, l'enjeu est au final de développer une démarche globale permettant d'apprécier et de quantifier la robustesse des structures neuves ou existantes au travers de méthodes et d'indices pouvant s'appliquer à une large variété de problèmes / Structural robustness is associated with several definitions depending on context. In the field of structural engineering, the Eurocodes define structural robustness as “the ability of a structure to withstand events like fire, explosions, impact or the consequences of human error, without being damaged to an extent disproportionate to the original cause”. Such a definition clearly involves concepts of local and global failures. This PhD work proposes a methodology to quantify structural robustness in a probabilistic way and to assess the impact of local failures on global failures. The main objective of this PhD is to quantify the gap between local and global failures by introducing several robustness indices proposed for undamaged and damaged structures. To qualify and quantify the relationships between the performance of the different structural components and the overall structural performance, it is necessary to introduce a system-level analysis which simultaneously considers concepts of local failure modes and global failure events. An inner approach is introduced to determine significant failure sequences and to characterize stochastically dominant failure paths identified by using branch-and-bound, β-unzipping, and mixed β-unzipping with bounding methods. These methods enable to determine significant failure paths with reasonable computational times. In particular, the path with the largest probability of occurrence is considered as the reference failure path. An outer approach is also proposed which identifies global failure without using an event-tree search (and, consequently, without analyzing the order in the failure sequence). This concept characterizes an overall and simultaneous failure of different components without determining the chronology in the failure event. In both cases, the goal is to provide a general and widely applicable framework for qualifying and quantifying the robustness level of new and existing structures through the introduction of methodologies and indices

La mise en oeuvre de systèmes autonomes nécessite le développement et l'utilisation d'architectures logicielles multi-couches qui soient adaptées. Typiquement, une couche fonctionnelle renferme des modules en charge de commander les éléments matériels du système et de fournir des services élémentaires. Pour être robuste, la couche fonctionnelle doit être dotée de mécanismes de protection vis-à-vis de requêtes erronées ou inopportunes issues de la couche supérieure. Nous présentons une méthodologie pour tester la robustesse de ces mécanismes. Nous définissons un cadre général pour évaluer la robustesse d'une couche fonctionnelle par la caractérisation de son comportement vis-à-vis de requêtes inopportunes. Nous proposons également un environnement de validation basé sur l'injection de fautes dans le logiciel de commande d'un robot simulé. Un grand nombre de cas de tests est généré automatiquement par la mutation d'une séquence de requêtes valides. Les statistiques descriptives des comportements en présence de requêtes inopportunes sont analysées afin d'évaluer la robustesse du système sous test. / The implementation of autonomous systems requires the development and the using of multi-layer software architecture. Typically, a functional layer contains several modules that control the material of the system and provide elementary services. To be robust, the functional layer must be implemented with protection mechanisms with respect to erroneous or inopportune requests sent from the superior layer. We present a methodology for robustness testing these mechanisms. We define a general framework to evaluate the robustness of a functional layer by characterizing its behavior with respect to inappropriate requests. We also propose an validation environment based on fault injection in the control software of a simulated robot. A great number of test cases is generated automatically by the mutation of a sequence of valid requests. The descriptive statistics of the behaviors in the presence of inappropriate requests are analyzed in order to evaluate the robustness of the system under test.

Le terme de robustesse structurale donne lieu à diverses définitions et domaines d'application. Dans le domaine de l'ingénierie structurale, le cadre réglementaire des Eurocodes définit la robustesse structurale comme " l'aptitude d'une structure à résister à des événements tels que les incendies, les explosions, les chocs ou les conséquences d'une erreur humaine, sans présenter de dégâts disproportionnés par rapport à la cause d'origine ". Cette définition fait clairement ressortir les notions de dommage initial (défaillance locale) et de dommage disproportionné (défaillance globale). Cette thèse propose une approche de la quantification de la robustesse structurale en contexte probabiliste pour mesurer l'impact d'une défaillance localisée sur la défaillance globale de la structure. L'objectif majeur de la thèse est de quantifier l'écart entre une défaillance locale et une défaillance globale, en introduisant différents indices de robustesse selon que la structure soit intègre ou initialement endommagée. Pour cela, dans le but de caractériser et quantifier les liens existant entre la performance des différents éléments d'une structure et la performance globale de la structure, il est nécessaire d'introduire une étude en système qui intègre de manière concomitante des notions de défaillance locale (modes de défaillance) et des notions de défaillance globale. Une recherche " par l'intérieur " des chemins de défaillance dominants est présentée. Le terme " par l'intérieur " est utilisé car c'est le cheminement interne de la défaillance dans la structure qui est recherché. Des méthodes de parcours d'arbre d'évènements sont introduites telles que la méthode des " branches et bornes ", du β-unzipping, ou encore du β-unzipping avec bornage. Ces méthodes permettent d'identifier les chemins de défaillance dominants avec des temps de calcul raisonnables. En particulier, il est possible de déterminer le chemin de défaillance associé à la plus grande probabilité de défaillance, appelé encore chemin de référence. Une approche " par l'extérieur " est également proposée, qui consiste à identifier la défaillance globale sans parcourir un arbre d'évènement (et donc sans s'intéresser à l'ordre avec lequel la défaillance survient). Le terme " par l'extérieur " correspond donc à regarder la défaillance de manière globale sans chercher à déterminer la chronologie de la défaillance. Dans les deux cas, l'enjeu est au final de développer une démarche globale permettant d'apprécier et de quantifier la robustesse des structures neuves ou existantes au travers de méthodes et d'indices pouvant s'appliquer à une large variété de problèmes

l'insertion des énergies non polluantes ou vertes font que les réseaux électriques doivent être prêts à accueillir et intégrer des nouvelles productions d'énergie, quelques fois intermittentes. Le renforcement du réseau en terme de construction de nouvelles lignes et liaisons internationales n'est pas forcement suffisant pour conduire à un système plus robuste et flexible. Une méthodologie et une définition de la robustesse sont proposées afin de garantir la robustesse du système et de limiter les effets néfastes de l'insertion de production décentralisée pour le système global en cas de pannes généralisées. Ces pannes électriques pourraient être limitées par des îlotages intentionnels au niveau de la distribution. Une étude de sa faisabilité est donnée. Dans ce sens, l'intelligence distribuée semble nécessaire pour permettre ces types de fonctionnements « in extremis ». Des nouveaux composant NTICs sont proposés afin d'allouer les futures stratégies de localisation des défauts et îlotages intentionnels. Une maquette pour le test des réseaux IP est aussi présentée.

Bien que les connaissances sur les bétons autoplaçants (BAP) soient suffisantes pour permettre leur utilisation, certains paramètres mal exploités, tels que la thixotropie et la robustesse, restent à améliorer. Le premier objectif de ce mémoire est d'établir un protocole expérimental faisable sur chantier, pour mesurer la restructuration du béton, due au phénomène de la thixotropie. Durant la première partie de ce travail, cinq dispositifs expérimentaux ont été testés sur deux mortiers de bétons équivalents, et en second lieu, sur deux bétons autoplaçants. Les analyses sont basées sur la répétabilité et sur des corrélations entre les résultats de ces dispositifs avec ceux du rhéomètre. Les meilleurs essais empiriques, qui ont montré des erreurs relatives faibles et de très bonnes relations, tels que la palette portative, l'étalement au cylindre et le plan incliné, sont employés par la suite, pour étudier la robustesse des bétons autoplaçants. Dans la deuxième partie du mémoire, l'objectif consiste à étudier la robustesse de plusieurs bétons, vis-à-vis de la variation de l'humidité du sable et du dosage en superplastifiant, tout en analysant leurs propriétés pertinentes. En effet, nous avons adopté une méthode pour classer huit BAP, en matière de robustesse, confectionnés avec plusieurs combinaisons d'agents colloïdaux et de superplastifiants (PNS et PCP). Des analyses statistiques nous ont permis de sélectionner les meilleures propriétés étudiées, qui montrent une très bonne concordance de classement des bétons étudiés selon la robustesse. À partir de ces résultats, on a pu démontrer que l'essai de la palette portative est aussi adéquat pour déterminer la robustesse des BAP. En ce qui concerne l'effet des agents colloïdaux sur la robustesse, une classification a été faite, identifiant quatre catégories différentes. Les agents colloïdaux à base de polysaccharide, utilisés dans les bétons à base de polynaphtalène, qui permettent à ces derniers de développer une plus grande robustesse, appartiennent à la classe I. Un autre agent de viscosité de même famille appartient à la classe II, mais il confère au béton une robustesse moins importante. L'amidon modifié, qui offre aux BAP une tolérance moyenne aux changements de la quantité d'eau dans les mélanges se rapporte à la classe III. Enfin, le dérivé de cellulose, qui ne permet pas au BAP de développer une moindre robustesse, est catégorisé dans la classe IV. Une confirmation du même ordre de robustesse avec deux BAP différents a été prouvée durant la deuxième phase de cette partie, en modifiant le dosage de superplastifiant de «10 % par rapport au mélange de référence. La robustesse de ces deux bétons autoplaçants répond du même degré, tant à la variation de l'humidité de sable qu'à la variation de dosage de superplastifiant.

La téléphonie mobile se démocratise et de nouveaux types de réseaux voient le jour, notamment les réseaux ad hoc. Sans focaliser exclusivement sur ces réseaux particuliers, le nombre de communications vocales effectuées chaque minute est en constante augmentation mais les réseaux sont encore souvent victimes d'erreurs de transmission. L'objectif de cette thèse porte sur l'utilisation de méthodes de codage en vue d'une transmission de la voix robuste face aux pertes de paquets, sur un réseau mobile et sans fil perturbé permettant le multichemin. La méthode envisagée prévoit l'utilisation d'un codage en descriptions multiples (MDC) appliqué à un flux de données issu d'un codec de parole bas débit, plus particulièrement l'AMR-WB (Adaptive Multi Rate - Wide Band). Parmi les paramètres encodés par l'AMR-WB, les coefficients de la prédiction linéaire sont calculés une fois par trame, contrairement aux autres paramètres qui sont calculés quatre fois. La problématique majeure réside dans la création adéquate de descriptions pour les paramètres de prédiction linéaire. La méthode retenue applique une quantification vectorielle conjuguée à quatre descriptions. Pour diminuer la complexité durant la recherche, le processus est épaulé d'un préclassificateur qui effectue une recherche localisée dans le dictionnaire complet selon la position d'un vecteur d'entrée. L'application du modèle de MDC à des signaux de parole montre que l'utilisation de quatre descriptions permet de meilleurs résultats lorsque le réseau est sujet à des pertes de paquets. Une optimisation de la communication entre le routage et le processus de création de descriptions mène à l'utilisation d'une méthode adaptative du codage en descriptions. Les travaux de cette thèse visaient la retranscription d'un signal de parole de qualité, avec une optimisation adéquate des ressources de stockage, de la complexité et des calculs. La méthode adaptative de MDC rencontre ces attentes et s'avère très robuste dans un contexte de perte de paquets.