De nos jours, les algorithmes de classification binaire sont utilisés dans des tâches touchant plusieurs champs d’applications comme les fraudes en-ligne, le dépistage bio-médical ou bien la toxicité en-ligne. Malgré le nombre de données qui est souvent disponible pour ces applications, qui viennent habituellement de source réelles, une particularité y est fréquemment observée: la représentation débalancée des classes. Cette imbalance demeure un problème d’envergure pour les algorithmes de classification, car la vaste majorité d’entre eux ne sont pas conçus avec cette représentation inégale à l’esprit. De plus, dans les paramètres expérimentaux, les données sur lesquelles ils sont appliqués sont souvent bien balancées, à cause de la finalité-même de ces expérimentations. Dans le présent mémoire, une revue des stratégies et techniques existantes pour contrer l’imbalance binaire est proposée, dans laquelle un point de vue par modification de données ainsi qu’un point de vue par modification algorithmique seront adressés. Le premier sujet des présents travaux consiste en les approches de pré-traitement et leurs effets sur les métriques de classification, dans lequel des expérimentations contrôlées (présentant différents niveaux de débalancement) et des applications d’entreprises sont présentées et analysées. Le second sujet consiste en le paradigme sensible-au-coût appliqué à l’optimisation directe de la métrique de la F-mesure en utilisant un réseau de neurones, dans lequel des expérimentations sur un jeu de données très débalancé sont présentées et discutées, le tout accompagné d’une comparaison avec différents paramètres usuels. À la lecture du présent document, le lecteur aura une bonne idée des techniques de prétraitement existantes et ce qu’on peut en retirer d’un point de vue expérimental selon des ensembles de données variés. Également, l’application du paradigme sensible-au-coût par optimisation de la F-mesure donnera un aperçu positif quant au point de vue algorithmique dans un contexte de données très débalancées. / Nowadays, binary classification algorithms are used in detection-related tasks touching many fields of application such as online frauds, biomedical screening, or online toxicity. Despite the amount of data that’s usually available for those applications, which habitually comes from real-world data sources, a particularity is frequently observed in it: the imbalanced representation of the classes. This imbalance remains a significant problem for binary classification algorithms, because the vast majority of these algorithms are not designed with this unequal representation in mind. Moreover, in experimental setups, the data on which they are usually applied is more than often well-balanced, because of the very purpose of these experiments. In the current thesis, a review of the existing strategies and techniques to face the binary imbalance problem is proposed in which both a data-modification point of view and a algorithmmodification point of view are addressed. The first subject of this work are data prepocessing approaches and their effects on classification metrics, in which both controlled experimental setups (showing different levels of imbalance), and enterprise data applications are presented and analyzed. The second subject is the cost-sensitive paradigm applied to the direct optimization of the F-measure metric using a neural network, in which experimentations on a highly imbalanced data set are presented and discussed, as well as comparisons with different common settings. After reading the current document, the reader will be well aware of the existing preprocessing techniques and what they can be achieve in an experimental context using various data sets. Moreover, the application of the cost-sensitive paradigm by optimization of the F-measure will give positive insight regarding the algorithmic point of view in a context of very imbalanced data.

De nombreuses applications de classification binaire, telles que la prédiction de fraude et la prédiction de rétention, impliquent des ensembles de données déséquilibrées. Bien que les méthodes d'ensemble soient les mieux adaptées à ces contraintes, les règles de décision produites sont difficiles à interpréter en tant que groupe en raison de leur nombre et de leurs redondances sous-jacentes. Il est donc intéressant de simplifier les méthodes d'ensemble apprises en un petit ensemble équivalent de conditions sans sacrifier la performance à la simplicité. En interprétant simplement un arbre de décision comme un empilement de fonctions indicatrices binaires et un modèle linéaire, nous proposons une méthode qui apprend le sous-ensemble efficace d'indicateurs qui relie les données à un espace de représentation de faible dimension où elles deviennent linéairement séparables. Ces fonctions binaires permettent à un large éventail d'algorithmes d'apprentissage automatique simples d'être efficaces et sont également plus faciles à analyser, à étudier ou à valider par les experts du domaine que les branches initiales de l'arbre dans l'ensemble appris. / Many binary classification applications, such as churn prediction and fraud detection, involve unbalanced large datasets. While ensemble trees are the most suited algorithms given these constraints, the decision rules produced are hard to interpret as a group due to their number and their underlying redundancies. It is then of interest to simplify the learned ensemble trees into a small equivalent set of conditions without trading performance for simplicity. By simply interpreting a decision tree as a stack of binary indicator functions and a linear model, we propose a method that learns the effective subset of indicators that map the data to a low dimension feature space where it becomes linearly separable. These binary functions enable a wide range of simple machine learning algorithms to be efficient and are also easier to analyze, investigate or validate by domain experts than the initial tree branches in the learned ensemble.

La légèreté, simplicité et robustesse des systèmes mécaniques binaires font en sorte qu'ils sont une alternative prometteuse aux systèmes analogiques employés de nos jours dans des applications en robotique et en mécatronique. Les performances de systèmes mécaniques binaires sont présentement restreintes par la complexité, le poids et le coût des actionneurs conventionnels. De nouvelles technologies d'actionneurs, telles celles des matériaux intelligents (Smart Materials), doivent donc être développées afin de permettre l'essor et la commercialisation de systèmes binaires performants. Les actionneurs diélectriques en polymère (Dielectric Elastomer Actuators : DEA) sont capables de grandes déformations et de hautes énergies volumiques. Toutefois, l'application de cette technologie d'actionneurs à des systèmes binaires concrets est présentement limitée par la faible fiabilité de ces actionneurs et les faibles énergies volumiques développées par les configurations de DEAs actuelles. Afin de permettre l'avancée de la technologie des DEAs dans des applications binaires, cette recherche propose des configurations antagonistes et bistables qui développent ~10x plus d'énergie volumique que les configurations bistables développées antérieurement. De plus, cette recherche investigue les impacts des techniques de fabrication sur la fiabilité des actionneurs.

Du fait de la miniaturisation grandissante des circuits électroniques, la conception de système sur puce actuelle, se heurte au problème des latences sur les fils d'interconnexions traversant tout le circuit. Un système sur puce est un ensemble de blocs de calculs (les composants IP) qui s'échangent des données. Alors que la communication à l'intérieur de ces blocs de calculs peut toujours se faire de manière synchrone, c'est à dire s'abstraire comme une action instantanée, la communication d'un bloc de calculs à un autre prend un temps qui n'est pas négligeable. Il s'écoule plusieurs cycles d'horloge entre l'émission d'une donnée sur un fil d'interconnexion et sa réception. La théorie du Latency Insensitive Design créée par Luca Carloni et Alberto Sangiovanni-Vincentelli permet entre autre de résoudre ce problème en implantant un protocole de communication basé sur la segmentation des fils d'interconnexions et sur le principe de rétroaction en cas d'embouteillage. Dans un premier temps, nous avons donné un fondement théorique à cette théorie en la rapprochant formellement d'une modélisation par Marked/Event graph (Sous ensemble sans conflit des Réseaux de Pétri) et avec des places de capacité ; ce qui génère naturellement le protocole de contrôle de flux. Cette modélisation nous amène à la problématique principale de cet ouvrage: comment, et sous quelles conditions, peut on minimiser la taille des ressources de mémorisation utilisées comme tampons intermédiaires au long de ces fils d'interconnexions? Car leur nombre et leur position peuvent se révéler critique à l'implantation matérielle. Nous allons ensuite étudier cette question sous une hypothèse naturelle de déterminisme, ce qui permet d'obtenir des régimes de fonctionnement périodiques et réguliers. Le but de cette thèse est de modifier le protocole mis en place dans la théorie du Latency Insensitive Design en prenant en compte cette hypothèse. L'étude des systèmes déterministes et des résultats existant nous a permis une première phase de modification appelée: égalisation. L'étape suivante consiste à ordonnancer statiquement ces systèmes. Pour cela, nous avons choisi de représenter explicitement l'ordonnancement de chacun des éléments du système comme un mot binaire périodique où les "1" représentent les instants d'activités et les "0" d'inactivités tel que M. Pouzet et al. l'ont introduit dans le "N-synchronous Kahn network". Une étude approfondie des différentes classes de mots binaires existants (mot de Sturm, de Christoffel, de Lyndon ou encore mécaniques) a précédé leur association à la théorie du Latency Insensitive Design et au processus d'égalisation pour obtenir des systèmes déterministes ordonnancés statiquement.

La détection ainsi que l’analyse des ondes gravitationnelles émises par les systèmes binaires d’objets compacts reposent sur notre capacité à faire des prédictions précises au sein de la théorie de la relativité générale. Dans cette thèse, nous utilisons la théorie post-newtonienne (PN), et en particulier le formalisme connu sous le nom de Blanchet-Damour-Iyer, afin d’étudier de tels systèmes. La finalité des différents calculs réalisés au sein de cette thèse est d’obtenir la phase du signal gravitationnel à l’ordre 4,5PN, et les résultats que nous présentons nous rapprochent fortement de cet objectif. Tout d’abord, nous calculons les sillages d’ondes à l’ordre 3 dans le champ radiatif, ce qui nous permet d’obtenir le coefficient 4,5PN du flux d’énergie émis par des systèmes binaires compacts sans spin dans le cas d’orbites circulaires. Puis, nous calculons la dernière ambiguïté apparaissant dans les équations du mouvement de deux corps compacts sans spin à l’ordre 4PN, ce qui nous permet d’obtenir la première dérivation à partir de principes fondamentaux de ce résultat. Nous étudions alors en détail les différentes quantités conservées générées par cette dynamique. Enfin,nous présentons un premier résultat préliminaire du quadrupôle de masse source à l’ordre 4PN, ce qui constitue l’une des étapes cruciales dans l’obtention de la phase à l’ordre 4.5PN. / The detection and the analysis of gravitational waves emitted by compact binary systems rely on our ability to make accurate predictions within general relativity. In this thesis, we use the post-Newtonian (PN) formalism, and in particular the Blanchet-Damour-Iyer framework, to study the dynamics and the emission of gravitational waves of such systems. The different computations that we performed are motivated by our aim to obtain the phase of the gravitational wave signal at the 4.5PN order. In that regard, crucial steps have been achieved within this thesis. First of all, we compute the third-order tail effects in the radiation field, yielding the 4.5PN coefficient of the energy flux for binaries of non-spinning objects in circular orbits. Besides, we determine the remaining ambiguity of the 4PN Lagrangian of two spinless compact bodies. This result completes the first derivation from first principles of the 4PN equations of motion. Then we comprehensively study the conserved quantities of the 4PN dynamics. Finally, we provide a preliminary result of the 4PN source mass quadrupole, which constitutes one of the crucial steps towards the computation of the 4.5PN phase.

Cette thèse est consacrée à l'étude des propriétés des oscillations quasi périodiques au kilo Hertz (kHz QPO) dans les systèmes binaires X de faible masse. Pour détecter les kHz QPO, mesurer leurs paramètres et suivre leur évolution dans le temps, j'ai développé des méthodes d'analyse qui s'appliquent aux données acquises par le satellite Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE). J'ai validé ces méthodes sur des données simulées. L'analyse des données de sept sources observées pendant 15 ans avec l'instrument Proportional Counter Array a mis en évidence la chute de cohérence des oscillations au-delà de 700-850 Hz pour tous les systèmes étudiés. Ce résultat obtenu par les précédentes études sur les sources 4U 1636-536, 4U 1608-52, 4U 1728-34, 4U 1735-444 et 4U 1820-303 est confirmé en utilisant un ensemble de données plus important. Cette chute de cohérence est observée pour la première fois pour les systèmes 4U 0614+09 et Aquila X-1. Dans l'hypothèse où celle-ci est la signature de la dernière orbite stable prédite par la relativité générale, la masse de l'étoile à neutrons est évaluée à 1.9-2.1 M. Cette masse, quoique élevée, est compatible avec certaines équations d'état de la matière super condensée. J'ai étudié la séparation en fréquence entre les kHz QPO jumeaux dans les systèmes 4U 0614+09 et Aquila X-1. Pour le système Aquila X-1, cette séparation en fréquence est mesurée pour la première fois à 280 Hz, proche de la moitié de la fréquence de rotation de l'étoile à neutrons (\mu_spin/2). Pour 4U 0614+09, la séparation est constante à 320 Hz et très différente de la fréquence à 414 Hz de l'oscillation détectée dans un sursaut X observé avec le BAT de SWIFT et assimilée à \mu_spin. Cette séparation est comparable à celle mesurée à partir d'un ensemble de données moins important. Dans le système 4U 0614+09, la séparation en fréquence ne serait pas liée à la fréquence de rotation de l'objet compact. J'ai étudié la distribution des rapports de fréquences des kHz QPO dans les systèmes Sco X-1, 4U 1636-536 et 4U 0614+09. Ces distributions sont piquées autour de 1.5. Je montre pour la première fois que cette distribution piquée est la conséquence directe de la dépendance en fréquence de la significativité statistique des kHz QPO. Du fait de la sensibilité limitée de l'instrument PCA et bien que toujours présents, les kHz QPO jumeaux sont détectés simultanément sur une bande en fréquence étroite, correspondant à des rapports de fréquence autour de 1.5. Ces distributions ne sont donc pas liées à l'existence de fréquences préférées dans le système; une prédiction forte du modèle de résonance.

On explicite d'abord les contraintes physiques (absorption,diffusion) et chimiques (conditions de vitrification) qui guident la recherche, puis on décrit la mise en évidence de deux nouvelles familles de verre, l'une de verre fluore a base d'indium et l'autre de verre oxyhalogene a base d'antimoine,avec leurs caractéristiques thermiques et mécaniques, les propriétés optiques et magnétiques et leur étude structurale par cristallisation et diffusion raman ...

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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Nous présentons la découverte de quatorze nouveaux systèmes binaires ayant une séparation supérieure à 250 UA et dont au moins l'une des composantes est une naine M ou une naine L. Ces systèmes ont d'abord été identifiés en cherchant des objets ayant un mouvement propre commun autour d'étoiles connues possédant un mouvement propre élevé, grâce à une corrélation croisée de grands relevés du ciel dans l'infrarouge proche (2MASS, SDSS et SIMP). Un suivi astrométrique, afin de confirmer le mouvement propre commun, a été réalisé sur toutes les cibles avec la caméra SIMON et/ou la caméra CPAPIR à l'Observatoire du Mont-Mégatic (OMM) ou à l'Observatoire interaméricain du Cerro Tololo (CTIO). Un suivi spectroscopique a aussi été effectué sur la plupart des compagnons avec GMOS ou GNIRS à Gemini afin de déterminer leurs types spectraux. La probabilité que deux objets forment un système binaire par hasard a été évaluée afin de s'assurer que les couples candidats que nous présentons soient réellement liés.Un de nos nouveaux systèmes a un compagnon de masse sous-stellaire : 2M1259+1001 (L4.5). L'étude des systèmes que nous avons découverts pourra, entre autre, nous aider à mieux comprendre les mécanismes de formation des étoiles de très faible masse et des naines brunes. / We report the discovery of 14 new low-mass binary systems containing mid-M to mid-L dwarf companions with a separation larger than 250 AU. These systems were first identified by searching for common proper motion sources in the vicinity of known high proper motion stars, based on a cross-correlation of wide area near-infrared surveys (2MASS, SDSS, and SIMP). An astrometric follow-up, for common proper motion confirmation, was made with SIMON and/or CPAPIR at the Observatoire du Mont-Mégantic (OMM) and Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) telescopes for most of the candidates identified. A spectroscopic follow-up was also made with GMOS or GNIRS at Gemini to determine their spectral types. Statistical arguments are provided to show that all of the systems we report here are very likely to be truly bound. One of the new systems we discovered has a brown dwarf companion: 2M1259+1001 (L4.5). The study of the new systems we have discovered will be useful to help us better understand how very low mass stars and brown dwarfs form.