No description available.

Dans cette thèse nous étudions un problème fondamental, le partitionnement de graphe, dans le contexte de la croissance rapide des données, le volume des données continues à augmenter, allant des réseaux sociaux à l'internet des objets. En particulier, afin de vaincre les propriétés intraitables existant dans de nombreuses graphies, par exemple, la distribution des degrés en loi de puissance, nous appliquons un nouveau mode pour coupe de sommet, à la place de la méthode traditionnelle (coupe de bord), ainsi que pour assurer une charge de travail équilibrée et raisonnablement dans le traitement de graphe distribué. En outre, pour réduire le coût de communication inter-partitions, nous proposons une méthode de partition de bord basée sur les blocs, qui peut explorer efficacement les structures graphiques sous-jacentes au niveau local. , afin d'optimiser l'exécution de l'algorithme de graphe. Par cette méthode, le temps d'exécution et des communications généraux peuvent être considérablement réduits par rapport aux approches existantes. Les challenges qui se posent dans les grands graphiques comprennent également leur grande variété. Comme nous le savons, la plupart des applications graphiques au monde réel produisent des ensembles de données hétérogènes, dans lesquels les sommets et / ou les arêtes peuvent avoir des différents types ou des différentes étiquettes. De nombreuses algorithmes de fouille de graphes sont également proposés avec beaucoup d'intérêt pour les attributs d'étiquette. Pour cette raison, notre travail est étendu aux graphes de multicouches en prenant en compte la proximité des arêtes et la distribution des étiquettes lors du processus de partitionnement. En fin de cette thèse, Nous démontré à la ses performances exceptionnelles sur les ensembles de données du monde réel. / In this thesis, we mainly focus on a fundamental problem, graph partitioning, in the context of unexpectedly fast growth of data sources, ranging from social networks to internet of things. Particularly, to conquer intractable properties existing in many graphs, e.g. power-law degree distribution, we apply the novel fashion vertex-cut, instead of the traditional edge-cut method, for achieving balanced workload in distributed graph processing. Besides, to reduce the inter-partition communication cost, we present a block-based edge partition method who can efficiently explore the locality underlying graphical structures, to enhance the execution of graph algorithm. With this method, the overhead of both communication and runtime can be decreased greatly, compared to existing approaches. The challenges arising in big graphs also include their high-variety. As we know, most of real life graph applications produce heterogenous datasets, in which the vertices and/or edges are allowed to have different types or labels. A big number of graph mining algorithms are also proposed with much concern for the label attributes. For this reason, our work is extended to multi-layer graphs with taking into account the edges closeness and labels distribution during partitioning process. Its outstanding performance over real-world datasets is demonstrated finally.

Les modèles physiques moléculaires sont depuis longtemps utilisés dans le domaine de la biologie structurale et de la chimie. Malgré l’apparition de représentations numériques qui offrent une grande variété de visualisations moléculaires dynamiques et permettent notamment d’analyser visuellement les résultats de simulations, les modèles physiques moléculaires sont encore fréquemment utilisés. En effet, la manipulation directe et la construction manuelle de modèles physiques moléculaires facilitent l’élaboration et la mémorisation d’une représentation mentale des structures moléculaires 3D. Les techniques d’interaction avec des objets 3D n’atteignent pas encore la finesse et la richesse de perception et de manipulation des modèles physiques. Par ailleurs, l’interaction avec des représentations moléculaires virtuelles est rendue particulièrement difficile car les structures moléculaires sont très complexes du fait de leur taille, de leur caractère tridimensionnel et de leur flexibilité, auquel s'ajoutent la quantité et la variété des informations qui les caractérisent. Pour aborder la problématique de l'interaction avec ces structures moléculaires, nous proposons dans cette thèse de concevoir une interface tangible moléculaire combinant les avantages des représentations physiques et virtuelles. Pour réaliser une interface tangible flexible et modulaire, à l’image des biomolécules à manipuler, ce travail de thèse a dû relever plusieurs défis scientifiques avec pour contrainte majeure le fait de proposer une approche se passant de marqueurs et dispositif de capture 3D complexe. La première étape fut de choisir, concevoir et fabriquer un modèle physique permettant la manipulation de molécules avec de nombreux degrés de libertés. La seconde étape consistait à créer un modèle numérique permettant de reproduire le comportement mécanique du modèle physique. Enfin, il a fallu concevoir des méthodes de recalage utilisant des techniques de traitement d'image en temps réel pour que le modèle physique puisse contrôler, par couplage, son avatar virtuel. En terme de traitement d’image, de nouvelles méthodes ont été conçues implémentées et évaluées afin d'une part, d’identifier et de suivre les atomes dans l’espace image et d'autre part, d'alimenter la méthode de reconstruction 3D avec un faible nombre de points. L'une de nos contributions a été d'adapter la méthode de Structure from Motion en incluant des connaissances biochimiques pour guider la reconstruction. Par ailleurs, la visualisation conjointe de modèles physiques de molécules et de leur avatar virtuel dynamique, parfois co-localisé dans un contexte de réalité augmentée, a été abordée. Pour cela, des méthodes de visualisation haute performance adaptées à ce contexte ont été conçues afin d’améliorer la perception des formes et cavités, caractéristiques importantes des molécules biologiques. Par exemple, l’occultation ambiante ou le raycasting de sphères avec des ombres portées dynamiques permettent d’augmenter un modèle physique en tenant compte de l’illumination réelle pour une meilleure intégration en réalité augmentée. Les retombées de ce travail en terme d’usage sont nombreuses dans le domaine de la recherche et de la pédagogie en biologie moléculaire, comme dans le domaine de la conception de médicaments et plus particulièrement du Rational Drug Design. L'expert doit être au centre de la tâche de conception de médicament pour la rendre plus efficace et rationnelle, à l’image du succès du jeu sérieux Fold’It, auquel s’ajoute le bénéfice de l’utilisation d’interface tangible capable de manipuler les nombreux degrés de liberté intrinsèques des biomolécules. / Physical molecular models have long been used in the structural biology and chemistry fields. Despite the emergence of numerical representations offering various and dynamic molecular visualizations to analyze the simulation results, molecular physical models are still being used. Direct manipulation and assembly of physical models ease to create and memorize a mental representation of 3D molecular structures. Interaction techniques to manipulate virtual 3D objects are not reaching the fineness and the benefits of the perceptual cues and manipulation skills of physical models. Moreover, interacting with virtual molecular representations remains a hard task because of the complexity of molecular structures, their size, their flexibility and the various data that define them. In this thesis, we address this issue by designing a molecular tangible interface combining the perks of physical and virtual representations. To match the flexibility and modularity of biomolecules to manipulate, this work met challenges in different scientific fields with the constraint to not use a tracker based system. The first step was to choose, conceive and build a physical model to handle the manifold degrees of freedom of molecules. The second step consisted in creating a numerical representation of mechanical properties of the physical model. Lastly, we needed to develop tracking methods using real-time image processing algorithms in order to control the virtual representation by coupling it to the physical one. New image processing methods have been implemented and evaluated to identify and track atoms in the image space. A Structure from Motion method was designed and adapted to reconstruct in 3D the atom positions by using a small amount of points and by including biochemical knowledge to guide the reconstruction. At last, we address the visualization of physical and dynamic virtual representations, sometimes co-localized in an Augmented Reality context. High performance visualization methods adapted to this context have been developed to enhance shape and cavity perception, two major specifics of biological molecules. For instance, ambient occlusion or sphere raycasting with dynamic shadows can augment a physical object taking the real illumination of the scene for a better insertion in an Augmented Reality context. The impact of this work targets both the education in molecular biology and the research field: the rational drug design field could benefit from the expertise of the user to optimize the design of drugs by manipulating biomolecule's numerous degrees of freedom using a tangible interface. Just like Fold'It is contributing to solve the folding problem, a similar approach could be used to solve the molecular docking problem using advanced manipulation interfaces.

La prise de décision dans les phases amont de conception est autant cruciale que difficile. Les besoins des parties prenantes et leurs perceptions sont difficiles à prédire et à partager au sein de l’équipe de conception. Il est ensuite difficile de comprendre quels concepts sont à plus forte valeur ajoutée.Cette thèse s’inspire des méthodes de conception orientées valeur et développe une méthodologie en trois étapes pour aider à la prise de décision dans les phases amont de conception.La méthodologie a été testée et validée sur plusieurs cas industriels. / Decision making in early design stages is crucial as well as difficult. Stakeholders’ needs and perceptions are difficult to predict and share among the design team. It is then difficult to understand which design concepts are the most valuable to explore.This thesis builds upon value-oriented design methodologies and develops a three-step methodology to maximize value creation in early design stages.The methodology was tested and validated on several industrial use cases.

The awareness of the importance of sustainability in the manufacturing industry has increased over the past decade. An integral aspect of sustainability is the focus on circularity. Implementing a circular economy within a manufacturing company involves reducing the reliance on virgin materials, minimising resource consumption, and recycling or reusing materials for further production. However, only a few companies have developed a clear visualisation of their circularity efforts targeted towards customers. This thesis aims to investigate the most effective methods for visualising circularity data and to create a design prototype for Sandvik Coromant, a prominent metal-cutting manufacturing company. The research approach involves conducting interviews, reviewing relevant literature on circularity and data visualisation, and conducting design tests for Sandvik Coromant’s prototype. The findings of this study indicate a growing demand for circularity visualization in customer relations at the company. Additionally, further research is required on circularity within the manufacturing industry. It was also discovered that adherence to established guidelines for graphical integrity and usability is crucial when developing interactive visualizations. Lastly, standardizing visualizations for multiple manufacturing companies proves challenging due to variations in data points and the diverse nature of circularity practices across companies. Developing a standardised visualisation for a company’s circularity efforts is significant from an ethical and commercial standpoint. While the design prototype created in this study can serve as a template, customisation to fit the specific needs and circularity work of each company is essential for its effectiveness. / Under det senaste deceniet har medvetenheten av vikten av hållbarhet inom tillverkningsindustrin ökat. En viktig del av detta hållbarhetsarbete är fokuset på cirkularitet. Att implementera en cirkulär ekonomi inom ett tillverkningsföretag innebär att reducera användningen av nytt material, minimera resursförbrukningen och återvinna eller återanvända material för ytterligare produktion. Dock har endast ett fåtal företag utvecklat en tydlig visualisering av sitt cirkularitetsarbete riktad mot kunder. Denna rapport syftar till att undersöka vilka metoder som är mest effektiva for denna typ av visualisering, samt att skapa en designprototyp till Sandvik Coromant, ett framstående företag i metallbearbetningsindustrin. Forskningsmetodiken innefattar intervjuer, granskning av relevant litteratur om cirkularitet och datavisualisering samt designtester för Sandvik Coromants prototyp. Resultatet indikerar en växande efterfrågan på visualisering av cirkularitet i kundrelationer på tillverkningsföretag. Vidare identifierades att mer forskning om cirkularitet krävs inom tillverkningsindustrin. Det upptäcktes även att använding av etablerade riktlinjer för grafisk integritet och användbarhet är avgörande vid utvecklingen av interaktiva visualiseringar. Slutligen, att standardisera visualiseringar för flera tillverkningsföretag visar sig vara mycket komplext. På grund av variationer i datapunkter och den varierande naturen hos cirkularitetspraxis mellan företag behöver visualiseringarna visa olika områden. Att utveckla en standardiserad visualisering av ett företags cirkularitetsarbete är viktigt både ur ett etiskt och kommersiellt perspektiv. Även om designprototypen som skapats i denna studie kan fungera som en mall för andra visualiseringar, är det nödvändigt att anpassa en design efter ett företags specifika behov och cirkularitetsarbete för dess effektivitet.

This master's thesis presents the development and evaluation of an application visualising the operators' current positions in disaster area operations. The application was developed to address limitations in their current working methods, which currently rely on verbal communication and manual position mapping. The requirements and needs of the end-users were identified at the beginning of the study. Then, the application was developed over three iterations and improved iteratively based on the requirements and results of the evaluations. The proposed solution visualises the operators' positions on a map that can be supported in an off-the-grid environment. End-users evaluated the application to measure the level of usability and the impact the new system would have. The findings indicated that an application can impact today's operations by providing operators with better situational awareness. Further, the application could lead to more safe and efficient operations. Overall, this master's thesis adds to the continuous improvement of operational capabilities in disaster areas using technology.

The main objective of Industry 4.0 (I4.0) is to advance and ensure better manufacturing efficiency, productivity, and flexibility through the smart use of emergent technologies to enable the development of digital tools to visualise crucial information regarding factory events, products, and processes. As these systems grow in complexity, more information will be necessary to learn how to use them, and thus, more expertise and knowledge will be required to handle them. This study was therefore conducted with the aim to investigate the affordances and limitations of incorporating knowledge management and knowledge visualisation into a downtime management tool at a manufacturing company. This study has gathered findings from users through user interviews and contextual inquiries to provide insights and experiences on the existing downtime management tool. Thereafter, a first iteration of a prototype was designed and evaluated through a heuristic evaluation to investigate the applicability of knowledge management and visualisation concepts in the tool. A second design iteration was then developed to be evaluated with 10 users. This study resulted in overall positive attitudes towards knowledge sharing and user ownership concerning the knowledge-enhanced downtime management tool. Therefore, there are affordances of utilising knowledge management and visualisation to increase knowledge sharing between peers, it can help them in making more informed decisions, and the tool can support both new and experienced users when categorising downtime issues. However, it is essential to take into consideration the time and effort to maintain such a system, and to investigate the long-term effects of incorporating such concepts into different I4.0 tools. / Huvudsyftet med Industri 4.0 (I4.0) är att främja och säkerställa bättre effektivitet, produktivitet och flexibilitet i produktion genom smart användning av ny teknik för att möjliggöra utveckling av digitala verktyg för att visualisera viktig information om händelser, produkter och processer i fabriken. I takt med att dessa system blir alltmer komplexa kommer det att krävas mer information för att lära sig att använda dem, och därmed kommer det att krävas mer expertis och kunskap för att hantera dem. Den här studien genomfördes därför i syfte att undersöka vilka möjligheter och begränsningar det finns att använda kunskapshantering och kunskapsvisualisering i ett verktyg för hantering av stilleståndstider på ett tillverkningsföretag. Denna studie har samlat in resultat från användare genom användarintervjuer och kontextuella undersökningar för att ge insikter och erfarenheter om det befintliga verktyget för hantering av stilleståndstider. Därefter utformades och utvärderades en första iteration av en prototyp genom en heuristisk utvärdering för att undersöka tillämpligheten av kunskapshantering och visualiseringskoncept i verktyget. Därefter utvecklades en andra design-iteration som utvärderades med 10 användare. Denna studie resulterade i övergripande positiva attityder till kunskapsdelning och användarnas ägarskap när det gäller det kunskapsförstärkta verktyget för hantering av stilleståndstider. Därför finns det möjligheter att använda kunskapshantering och visualisering för att öka kunskapsutbytet mellan kollegor, det kan hjälpa dem att ta mer välgrundade beslut, och verktyget kan stödja både nya och erfarna användare när de kategoriserar stilleståndsfrågor. Det är dock viktigt att ta hänsyn till den tid och de ansträngningar som krävs för att underhålla ett sådant system samt att undersöka de långsiktiga effekterna av att införliva sådana koncept i olika I4.0-verktyg.

Geophysical methods have been widely used to investigate the subsurface in various ap-plications, such as mineral exploration, geotechnical and environmental studies. Among these methods, electrical resistivity tomography (ERT) has gained popularity due to its non-invasive and high-resolution capability in mapping subsurface resistivity variations. In this report, we provide an overview of the theoretical principles behind ERT and discuss its practical applications. We highlight the importance of inversion in ERT data processing and explain how different filtering methods and parameters can affect the results. Our investigation shows that running 2D and 3D inversion in a cloud service is more than feasible and that filtering can significantly reduce the error between the model and reality. We demonstrate that the error can be reduced to less than a 0.1 % in the tested dataset with careful parameter selection. Overall, our findings emphasize the potential of ERT as a powerful tool for subsurface characterization and shed light on its practical implementation for various geophysical applications. / Geofysiska metoder har använts flitigt för att utforska underjordiska strukturer inom olikaforskningsområden, såsom mineralutforskning, geotekniska studier och miljöstudier. Bland dessa metoder har elektrisk resistivitetstomografi (ERT) vunnit popularitet på grund av dess icke-invasiva natur och förmågan att kartlägga resistivitetsvariationer med hög noggrannhet. I detta arbete presenterar vi en översikt över de teorier bakom ERT och diskuterardess praktiska tillämpningar. Vi poängterar betydelsen av inversion vid bearbetningen av ERT-data och förklarar hur olika filtreringsmetoder och parametrar kan påverka resultatet. Vår undersökning visar att det är fullt genomförbart att utföra 2D- och 3D-inversion i en molntjänst och att filtrering kan signifikant minska felet mellan modellen och verkligheten. Vi demonstrerar att felet kan reduceras till mindre än 0,1 %. Sammantaget belyser våra fynd potentialen hos ERT som ett kraftfullt verktyg för karakterisering av underjorden och belyser dess praktiska implementering inom olika geofysiska områden.

This thesis investigates whether the shape of eating utensils can be optimized using computational methods. This is done by creating a system to do so for a specific case, spoons, and see if any insurmountable problems are encountered. As this system is meant to optimize spoons rather than eating utensils in general, there are a few simplifications that can be done when modelling the eating process. The spoons are represented by a set of parameters that are further divided into groups. The first group representing the bowl, followed by a variable number of handle segments. The parameter sets are evaluated by calculating the volume between the lowest point on the rim and the bottom of the bowl, giving both the volume remaining at the end as well as the volume spilt over the course of the motion. This, together with the final direction and tilt of the bowl as well as a measure of spoon complexity, is processed into a score value. The chosen optimization method is gradient descent, with a variable step length. The results show that the optimization process does work, and the resulting spoons look plausible. The conclusion is that the approach is viable, but there are a number of changes and improvements needed to make things work for practical purposes. / Det här examensarbetet undersöker om formen på bestick kan anpassas kan anpassas för speciella behov med hjälp av optimeringslära. Målet är att utveckla ett system som optimerar formen på ett specialfall, skedar, till specifika ätrörelser för att se om det är möjligt. Specialfallet skedar används eftersom det förenklar de beräkningar som behöver göras vid modelleringen av ätandet. Skedarna representeras av en parametriserad modell som delar upp skeden i segment bestående av parametergrupper. Det första segmentet representerar skedskålen, de följande skedskaftet. Skaftets längd kan ändras genom att variera antalet skaft-segment. Skedarna utvärderas genom att beräkna volymen mellan skedskålskanten och den lägsta punkten på skedskålen under hela ätrörelsen. Detta ger både hur mycket av innehållet som når munnen (lägsta volymen som hittats) samt hur mycket som spillts (skillnaden mellan den initiala och den lägsta volymen). Detta, tillsammans med hur skeden är positionerad relativt munnen i slutet av rörelsen samt hur komplext skedskaftet är, agerar som grund till hur skeden poängsätts. Själva optimeringen sker genom 'gradient descent' med en variabel steglängd. Det system som implementerats visar på att det är möjligt att använda optimeringslära för detta syfte, och de skedar som skapas ser rent intuitivt ut att fungera som poängsättningen lovar. Slutsatsen blir att metoden i sig fungerar, men att flera förbättringar krävs innan den kan användas i praktiken. / <p>The CSC-institution was re-organized into EECS towards the end of the project.</p>

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