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

Au cours de la dernière décennie, l'industrie du service informatique s'est métamorphosée afin de répondre à des besoins client croissants en termes de disponibilité, de performance ou de capacité de stockage des systèmes informatisés. Afin de faire face à ces demandes, les hébergeurs d'infrastructures ont naturellement adopté le partage de systèmes où les charges de travail de différents clients sont exécutées simultanément. Cette technique, mutualisant les ressources à disposition d'un système entre les utilisateurs, permet aux hébergeurs de réduire le coût de maintenance de leurs infrastructures, mais pose des problèmes d'interférence de performance et d'équité d'accès aux ressources. Nous désignons par le terme systèmes partagés best-effort les systèmes dont la gestion de ressources est centrée autour d'une maximisation de l'usage des ressources à disposition, tout en garantissant une répartition équitable entre les différents utilisateurs. Dans ce travail, nous soulignons la possibilité pour un utilisateur abusif d'attaquer les ressources d'une plateforme partagée afin de réduire de manière significative la qualité de service fournie aux autres utilisateurs concurrents. Le manque de métriques génériques aux différentes ressources, ainsi que le compromis naturel entre équité et optimisation des performances forment les causes principales des problèmes rencontrés dans ces systèmes. Nous introduisons le temps d'utilisation comme métrique générique de consommation des ressources, métrique s'adaptant aux différentes ressources gérées par les systèmes partagés best-effort. Ceci nous amène à la spécification de couches de contrôles génériques, transparentes et automatisées d'application de politiques d'équité garantissant une utilisation maximisée des ressources régulées. Notre prototype, implémenté au sein du noyau Linux, nous permet d'évaluer l'apport de notre approche pour la régulation des surcharges d'utilisation mémoire. Nous observons une amélioration significative de la performance d'applications typiques des systèmes partagés best-effort en temps de contention mémoire. De plus, notre technique borne l'impact d'applications abusives sur d'autres applications légitimes concurrentes, puisque l'incertitude sur les durées d'exécution est naturellement amoindrie.

Le générateur de vapeur a un rôle d'échangeur thermique et de sûreté nucléaire. L'énergie du fluide primaire est transférée au circuit secondaire via un faisceau de tubes en U soutenus par des plaques entretoise. Un dépôt modifie les conditions de liaison et l'écoulement du fluide secondaire. Le tube peut alors entrer en instabilité fluide-élastique, qui aboutit à une ruine rapide. Cette thèse vise à mieux comprendre l'effet de la non-linéarité de contact sur la dynamique d'un tube en air rentrant en contact intermittent avec les entretoises et ses conséquences en présence d'une instabilité. La discrétisation des conditions de contact entre le tube et les plaques, par des obstacles circulaires répartis sur l'épaisseur, ainsi que l'utilisation de bases de réductions enrichies permettent des résolutions numériques non-linéaires fiables et rapides, numériquement valides pour de fortes non-linéarités et des amortissements modaux négatifs, et bien corrélées avec les mesures correspondantes. On analyse les évolutions du contenu spectral (DSP) en fonction de l'amplitude d'excitation : remplissage des anti-résonances, décalage et étalement des pics ; puis on met en évidence la pertinence d'une notion de raideur apparente d'un contact bilatéral permanent qui permet de décrire ces transitions. En présence d'un système libre instable, on montre enfin que la non-linéarité conduit à des réponses bornées ou stabilisées ouvrant ainsi la voie vers une extension des travaux réalisés vers des applications avec fluide réel ou simulé.

Cette thèse traite de problématique de dimensionnement d'un système technique complexe. L'objectif est de proposer et d'outiller un processus de conception selon lequel le dimensionnement statique de l'architecture initiale d'un système satisfait dès le début les exigences statiques et dynamiques sans nécessité de redimensionnement. Ainsi, nous avons proposé une nouvelle démarche de conception dans laquelle la prise en compte des exigences statiques et dynamiques est effectuée de maniéré simultanée et globale dans la phase de conception préliminaire. Cette démarche se base sur les exigences pour déterminer les solutions admissibles et utilise des méthodes de résolution ensemblistes telles que la méthode de calcul par intervalle et la méthode de propagation par contraintes. En effet, les variables de conception sont exprimées par intervalles et les exigences statiques et dynamiques sont implémentées dans un même modèle NCSP. Les exigences dynamiques sont plus difficiles à intégrer. Il s'agit des exigences fonctionnelles du système, de la résonance et des critères de stabilité, de commandabilité et de transmittance. Dans un premier temps, nous avons réussi à intégrer le comportement dynamique d'un système technique sous forme d'équation différentielle ordinaire par intervalles et dans un deuxième temps, nous avons traduit les exigences dynamiques sous forme de contraintes algébriques définies par un ensemble d'équations et inéquations. La solution générée représente les valeurs admissibles des variables de conception satisfaisant simultanément les exigences statiques et dynamiques imposées. Ce couplage entre le dimensionnement statique et dynamique dans l'approche de conception proposée permet d'éviter le sur-dimensionnement puisque les exigences dynamiques interviennent dans le choix des coefficients de sécurité, et d'éviter les boucles de redimensionnement en cas d'échec ce qui permet de gagner en temps de calcul et de réduire le coût de conception. La démarche de conception proposée est validée par application sur le cas de dimensionnement d'un système de suspension active MacPherson.

Cette thèse traite de problématique de dimensionnement d'un système technique complexe. L'objectif est de proposer et d'outiller un processus de conception selon lequel le dimensionnement statique de l'architecture initiale d'un système satisfait dès le début les exigences statiques et dynamiques sans nécessité de redimensionnement. Ainsi, nous avons proposé une nouvelle démarche de conception dans laquelle la prise en compte des exigences statiques et dynamiques est effectuée de maniéré simultanée et globale dans la phase de conception préliminaire. Cette démarche se base sur les exigences pour déterminer les solutions admissibles et utilise des méthodes de résolution ensemblistes telles que la méthode de calcul par intervalle et la méthode de propagation par contraintes. En effet, les variables de conception sont exprimées par intervalles et les exigences statiques et dynamiques sont implémentées dans un même modèle NCSP. Les exigences dynamiques sont plus difficiles à intégrer. Il s'agit des exigences fonctionnelles du système, de la résonance et des critères de stabilité, de commandabilité et de transmittance. Dans un premier temps, nous avons réussi à intégrer le comportement dynamique d'un système technique sous forme d'équation différentielle ordinaire par intervalles et dans un deuxième temps, nous avons traduit les exigences dynamiques sous forme de contraintes algébriques définies par un ensemble d'équations et inéquations. La solution générée représente les valeurs admissibles des variables de conception satisfaisant simultanément les exigences statiques et dynamiques imposées. Ce couplage entre le dimensionnement statique et dynamique dans l'approche de conception proposée permet d'éviter le sur-dimensionnement puisque les exigences dynamiques interviennent dans le choix des coefficients de sécurité, et d'éviter les boucles de redimensionnement en cas d'échec ce qui permet de gagner en temps de calcul et de réduire le coût de conception. La démarche de conception proposée est validée par application sur le cas de dimensionnement d'un système de suspension active MacPherson.

Le domaine scientifique dans lequel nos recherches s'insèrent est celui des Systèmes Multi-Agents. Dans ce domaine, nous nous intéressons à l'élaboration de modèles globaux définissant et structurant l'activité commune d'agents autonomes. En effet l'autonomie d'un agent se traduit par sa capacité à déterminer ses propres buts face à la configuration de l'environnement ainsi qu'à ses motivations. Du fait de cette autonomie, des conflits liés à l'existence de buts propres à chacun des agents autonomes d'une société d'agents peuvent être incompatibles, complémentaires ou en compétition avec les objectifs de la société. Des modèles de gestion de conflits existent, et dans le cadre de ce travail, nous nous sommes intéressés aux modèles organisationnels. Nous défendons la thèse selon laquelle la définition et la mise en place de contraintes globales influençant le fonctionnement d'agents autonomes doit être faite de manière à prendre en compte l'éventualité que les agents puissent ne pas respecter les contraintes selon les contextes et les objectifs individuels de chacun. Afin d'atteindre ces objectifs, nous proposons un modèle d'Institution Electronique comportant une description explicite et déclarative des contraintes à appliquer aux agents ainsi qu'un système de supervision et de renforcement de ces contraintes. Ce modèle permet de définir et de structurer grâce à MoiseInst l'activité d'un ensemble d'agents autonomes au sein d'une organisation normée et de superviser son respect grâce au système d'arbitrage Synai. Ce dernier est composé d'un ensemble d'agents de supervision capables de mettre en place des mécanismes de régulation et de renforcement de ces contraintes sur les agents autonomes. L'application du modèle se fait dans deux domaines totalement différents puisqu'ils concernent la création et l'exécution de contenu pour la télévision interactive d'un côté et la gestion de contrats électroniques d'une plate-forme de e-commerce de l'autre. Ils exhibent cependant la même problématique d'arbitrage d'entités autonomes devant respecter des contraintes. De plus, ces deux applications sont complémentaires par leur différence de portée de l'Institution.

Le générateur de vapeur a un rôle d’échangeur thermique et de sûreté nucléaire. L’énergie du fluide primaire est transférée au circuit secondaire via un faisceau de tubes en U soutenus par des plaques entretoise. Un dépôt modifie les conditions de liaison et l’écoulement du fluide secondaire. Le tube peut alors entrer en instabilité fluide-élastique, qui aboutit à une ruine rapide. Cette thèse vise à mieux comprendre l’effet de la non-linéarité de contact sur la dynamique d’un tube en air rentrant en contact intermittent avec les entretoises et ses conséquences en présence d’une instabilité. La discrétisation des conditions de contact entre le tube et les plaques, par des obstacles circulaires répartis sur l’épaisseur, ainsi que l’utilisation de bases de réductions enrichies permettent des résolutions numériques non-linéaires fiables et rapides, numériquement valides pour de fortes non-linéarités et des amortissements modaux négatifs, et bien corrélées avec les mesures correspondantes. On analyse les évolutions du contenu spectral (DSP) en fonction de l’amplitude d’excitation : remplissage des anti-résonances, décalage et étalement des pics ; puis on met en évidence la pertinence d’une notion de raideur apparente d’un contact bilatéral permanent qui permet de décrire ces transitions. En présence d’un système libre instable, on montre enfin que la non-linéarité conduit à des réponses bornées ou stabilisées ouvrant ainsi la voie vers une extension des travaux réalisés vers des applications avec fluide réel ou simulé. / The steam generator is a heat exchanger and participates to the nuclear safety. Energy is transferred from the primary to the secondary fluid through many U-tubes maintained vertically by support plates. A sludge deposit tends to modify the boundary conditions and the secondary fluid flow. A fluid-elastic instability can then occur and lead to quick tube ruin. This thesis seeks a better understanding of the effect of contact nonlinearity on the dynamics of a tube in-air intermittently impacting the support plates and its consequences in regards with instability. The use of discretized contact conditions with circular obstacles distributed over the thickness of the plates and the use of enriched reduction bases allow quick and relevant nonlinear numerical simulations. These simulations are well correlated with experimental measurements and valid even with strong nonlinearity or negative modal damping. The evolution of power spectral densities (PSD) with growing excitation amplitude is analyzed: padding of the anti-resonances, peak shift and spread. It is then shown that an apparent stiffness associated with a permanent bilateral contact is pertinent to describe these transitions. In the case of an unstable linear system, one demonstrates that the nonlinearity keeps the responses bounded or stabilised, thus paving the way for future work with real or simulated fluid flows.

Actuellement, les moyens et les méthodes de mesure et de contrôle des procédés de mise en forme, en particulier pour le forgeage, restent limités. Ils ne sont pas systématiques et sont très souvent développés pour des cas particuliers. La robustesse de ces procédés de mise en forme dépend de la capacité à mettre en œuvre des méthodes de maîtrise du processus et des contrôles efficaces. Des méthodologies existantes, comme la DMAIC, permettent de déterminer les paramètres à contrôler et leur influence sur les variables produit, cependant cette démarche possède des inconvénients rendant difficile son application, par exemple, la dépendance de cette méthode aux experts décidant des choix des paramètres. L'idée est de mettre en place une méthodologie générique permettant aux forgerons de maîtriser leur processus de fabrication de manière efficace et efficiente. La méthodologie consiste à mettre en place deux systèmes en amont et en aval du processus de forgeage. Le premier système, en amont, est un système d'aide à la décision reliant les spécifications sur le produit (géométrie, absence de défauts…) et sur les moyens de production aux paramètres processus. Ce premier système doit permettre de déterminer les paramètres clés à surveiller pour éviter des déviations au niveau des variables produit. Le deuxième système, en aval, est un système d'apprentissage dont le but est d'aider dans la compréhension du processus, renseigner le système d'aide à la décision et déterminer la pertinence de contrôle. / The mastering of the forging process is one of the principal objectives of the forging industry. To master a forging process, the key process parameters must be identified and controlled through a specified methodology. Some controlled parameters exist, like the stroke length or the lubrication, which are identified and controlled through a systematic approach. Their control depends on the part to produce or on customer's constraints, rather than a rational approach. A methodology is proposed to master the forging process and to avoid a process deviation. There are some methodologies that already exist such as the DMAIC, but it has certain drawbacks. The aim is to develop a generic methodology to improve the forging process monitoring. The methodology uses two systems in the upstream and the downstream of the forging process. The first system is a decision support system that connects product specifications (geometry, absence of defects…) or other forging process specifications (tool wear, energy…) to the process parameters, using the empirical rules and physical laws. The first system determinates the key parameters to control in order to avoid product variable deviations. The second system is a learning system, this latter helps in process understanding, supply the decision support system with laws and determinate the control pertinence.

Plusieurs fonctions cognitives sont latéralisées dans le cerveau humain adulte. Nous avons étudié l’origine des asymétries fonctionnelles chez les nourrissons, en évaluant les substrats neuronaux de reconnaissance des visages et des traitements du langage imbriqués dans les réseaux visuels et auditifs, grâce à la neuroimagerie non invasive (EEG et l’IRM de diffusion). Pour cela, nous avons étudié le développement fonctionnel et structurel de ces deux systèmes cérébraux au cours des six premiers mois postnataux. Nous avons observé que la vitesse des réponses visuelles était liée à la maturation des faisceaux de fibres de la matière blanche conduisant ces réponses, plus que l’âge des bébés, alors que la vitesse des réponses auditives doit dépendre d’un réseau de faisceaux de fibres et de régions corticales plus vaste. Parallèlement, nous avons étudié la latéralisation de la reconnaissance des visages grâce à un paradigme de discrimination des visages présentés dans chaque hémichamp. Nous avons observé que seul l'hémisphère droit pouvait discriminer les visages et que les informations pertinentes étaient transférées entre les deux hémisphères. Pour cibler la latéralisation du traitement du langage, nous avons étudié les réponses à des stimuli de la parole présentés de manière monaurale. Une comparaison entre un groupe de nourrissons avec une agénésie du corps calleux et un groupe contrôle a montré que les réponses à ces stimuli étaient transférées de façon asymétrique via le corps calleux. Cette asymétrie, facilitée vers l’hémisphère gauche, intervient probablement dans la latéralisation précoce du réseau du langage. L’ensemble de ces études mettent bien en évidence le potentiel de la neuroimagerie pour étudier le développement du cerveau et ces asymétries précoces. / Several cognitive functions such as face and speech processing are lateralized in the adult human brain. The ontogeny of these functional asymmetries is yet poorly understood. We aimed to evaluate the neural substrates of face and speech processing, nested in the visual and auditory networks using non-invasive neuroimaging techniques in infants. First, we studied how the functional and structural characteristics of these two brain systems change over the first postnatal semester. With EEG, we showed age-related decreases in the latency of brain responses and demonstrated that the speed of early visual responses is related to the maturation of underlying white matter tracts conducting them, as assessed with diffusion MRI. For the auditory system, our results suggested that the speed of responses may rely on maturation of more pathways and cortical regions. In parallel, we studied face processing lateralization using a discrimination paradigm of faces presented in each hemifield and observed that only the right hemisphere was able to discriminate between faces. Further evidence also suggested a transfer of face-relevant information across hemispheres. To study speech processing lateralization, we used a paradigm with monaural presentation of speech stimuli. A comparison between typical infants and infants with callosal agenesis, suggested an asymmetric transfer of auditory information across hemispheres, facilitated toward the left hemisphere, that might contribute to the lateralization of language early on. This thesis highlights the potential of neuroimaging techniques for the study of brain’s structural and functional development and of hemispheric asymmetries early on.

La conception d'un système complexe est une étape cruciale. Ce constat est particulièrement vrai dans le cadre de la conception de systèmes mécatroniques, multi technologies et nécessitant une approche pluridisciplinaire et collaborative. Nous nous plaçons ici dans le cadre de l'Ingénierie Système (IS) qui se focalise sur la définition des besoins et des exigences, la recherche de concepts, puis la définition d'architectures fonctionnelles et organiques d'un système. L'IS promeut pour cela un certain nombre de concepts, de processus et une démarche maintenant éprouvés en industrie, souvent normalisés tout en faisant l'objet de nombreux travaux de recherche. En particulier, nous nous intéressons ici à un processus dit support de l'IS, le processus d'évaluation. Nous nous focalisons particulièrement sur l'évaluation de l'efficacité puis la comparaison des différentes solutions d'architectures fonctionnelles et organiques d'un système mécatronique qui émergent invariablement de la conception. Le but de ce processus est de guider et d'aider au choix, parmi ces architectures candidates mais souvent incomplètes ou à tout le moins immatures en début de conception, d'une solution permettant de maximiser la satisfaction des besoins de toutes les parties prenantes du système. La mise en œuvre de cette évaluation se heurte à plusieurs difficultés. Tout d'abord, la vision consensuelle et unifiée de données, informations et connaissances mais aussi des activités proprement dites d'évaluation, ‘au-dessus' des métiers impliqués dans la conception, reste limitée. C'est un premier verrou traité dans ces travaux car son absence est ainsi un frein à l'évaluation objective et partagée d'une solution. Pour contribuer à cette vision consensuelle, il est proposé un modèle conceptuel des données de l'évaluation en ingénierie système. Ensuite, l'estimation des conséquences des choix tout au long d'une conception résolument itérative et qui procède donc à petits pas, le traitement d'objectifs multiples voire contradictoires et la prise en compte de l'incertitude propre à la conception sont autant de problèmes classiques en conception. C'est le verrou central sur lequel ce travail a porté. L'estimation des choix de conception est traitée d'abord par une formalisation des liens de traçabilité entre les exigences, fonctions et composants de la conception. Cette formalisation est un préalable à la détection et correction des incohérences des liens de traçabilité en vue de l'identification automatisée des impacts potentiels des choix d'élément d'architecture sur les différents critères de satisfaction du système à faire. Une articulation entre les modèles de comportement du système à faire et les modèles de décision est ensuite proposée pour agréger le degré de satisfaction des objectifs de la conception, et ainsi assurer la gestion des objectifs multiples voire opposés des parties prenantes. Des techniques d'évaluation qualitative sont enfin proposées afin de trier les alternatives de solution de conception selon leur degré de satisfaction en tenant compte du niveau de maturité croissant mais incertain de la solution. Enfin, on peut regretter le manque d'un environnement de travail permettant de modéliser le système et de procéder aux analyses et évaluations de la solution. Les deux contributions synthétisées ci-dessus ont donc fait l'objet d'une intégration dans un atelier d'IS existant, offrant ainsi un continuum entre activités de conception et activités d'évaluation. Le résultat est ainsi un guide méthodologie outillé pour l'évaluation de systèmes mécatroniques en conception. Mots clés : Ingénierie Système, conception, évaluation, système complexe, système mécatronique, solution d'architecture, traçabilité, analyse qualitative. / The design step of a complex system is crucial. This observation is particularly true, when considering mechatronic, multi-technological systems, which require a multidisciplinary and collaborative approach. Our work is based on the System Engineering (SE) framework, which focuses on the needs and requirements definition, the conceptual design, and the definition of functional and organic architectures of a system. For this purpose, SE promotes some concepts, processes, and an approach currently widely practiced in the Industry, and even standardized while being a much studied research topic. More precisely, we are interested in a so-called support process of SE, the evaluation process. We are focusing on the effectiveness evaluation and then on the comparison of different functional and organic architecture solutions of a mechatronic system, which emerge invariably from the design. The goal of this process in guiding and helping to choose a solution among candidate architectures, often incomplete or immature in preliminary design, allows maximizing the satisfaction of the systems' stakeholders needs. However, the implementation of this evaluation faces to many difficulties. The consensual and unified vision of data, information, knowledge, and evaluation activities, above specialized engineering teams involved in the design, is still limited. Indeed, the lack of this common vision limits the objective and shared evaluation of a given solution. This is a first problem that we are addressing in our work. To contribute to this common vision, a conceptual model of evaluation data in SE is proposed.Subsequently, the estimation of the choices made all along such an iterative design, and which therefore proceeds by small steps, the management of multiple objectives sometimes contradictory and the consideration of the uncertainty inherent to design are classic problems in design. This constitutes the main problem which our work is answering. The estimation of the consequences of design choices on the system performance is first addressed by a formalization of traceability links between the requirements, functions, and components of the design. This formalization is prior to the detection and correction of inconsistencies of traceability links, in order to automatically identify potential impacts of the architectures' elements choices on different satisfaction criteria of the System Of Interest (SOI). An articulation between the SOI behavioral models and decision models is afterwards proposed for aggregating the satisfaction level of the design objectives, and then ensure the management of multiple and even contradictory objectives of the designers. Qualitative evaluation techniques are finally proposed for sorting the alternative design solutions according to their satisfaction level while considering the increasing maturity level but uncertain of the solution.Lastly, we often denote the lack of integrated environment for modeling the system and proceeding to the analyses and evaluations. The two above synthesized contributions have been integrated into a SE framework, offering a continuum between design activities and evaluation ones. The result is thereby a methodological and tooled guide for mechatronic systems evaluation during design. Keywords: System Engineering, design, evaluation, complex systems, mechatronics, architecture solution, traceability, qualitative analysis.