L'objectif de cette thèse est de développer des algorithmes d'apprentissage adaptés aux grandes masses de données. Dans un premier temps, nous considérons le problème de la classification avec un grand nombre de classes. Afin d'obtenir un algorithme adapté à la grande dimension, nous proposons un algorithme qui transforme le problème multi-classes en un problème de classification binaire que nous sous-échantillonnons de manière drastique. Afin de valider cette méthode, nous fournissons une analyse théorique et expérimentale détaillée.Dans la seconde partie, nous approchons le problème de l'apprentissage sur données distribuées en introduisant un cadre asynchrone pour le traitement des données. Nous appliquons ce cadre à deux applications phares : la factorisation de matrice pour les systèmes de recommandation en grande dimension et la classification binaire. / This thesis focuses on developing scalable algorithms for large scale machine learning. In this work, we present two perspectives to handle large data. First, we consider the problem of large-scale multiclass classification. We introduce the task of multiclass classification and the challenge of classifying with a large number of classes. To alleviate these challenges, we propose an algorithm which reduces the original multiclass problem to an equivalent binary one. Based on this reduction technique, we introduce a scalable method to tackle the multiclass classification problem for very large number of classes and perform detailed theoretical and empirical analyses.In the second part, we discuss the problem of distributed machine learning. In this domain, we introduce an asynchronous framework for performing distributed optimization. We present application of the proposed asynchronous framework on two popular domains: matrix factorization for large-scale recommender systems and large-scale binary classification. In the case of matrix factorization, we perform Stochastic Gradient Descent (SGD) in an asynchronous distributed manner. Whereas, in the case of large-scale binary classification we use a variant of SGD which uses variance reduction technique, SVRG as our optimization algorithm.

Les produits forestiers non ligneux (PFNL) rassemblent toutes exploitations sous couvert forestier. Ils excluent les produits issus de la fibre de bois et des produits de la faune. Le bleuet sauvage est un bon exemple de PFNL. Ces produits sont abondants au Québec. Le bleuet est un exemple de PFNL bien établi avec un niveau de commercialisation structurée de produits frais et de transformation. Au contraire, le marché des champignons forestiers tarde à se développer. À titre de produit agroforestier, les PFNL procurent des biens et services bénéfiques aux communautés productrices. La distribution des PFNL varie en fonction de facteurs géophysiques et bioclimatiques. Dans certaines régions du Québec, des groupes s'efforcent de développer des outils d’analyse et de modélisation spatiale conséquents. La géomatique procure des solutions pratiques pour l’identification et le suivi des PFNL. Entre autres, elle opère des données géospatiales spécialisées sur des systèmes d'information géographique (SIG). Ce projet de maîtrise repose sur la mise en place d’un portail participatif d’information géographique web. Il s'adresse à un large panel d’utilisateurs, notamment aux intervenants impliqués dans le développement durable des PFNL. Il offre la possibilité de visualiser et de manipuler des données spécialisées au cas des PFNL. Il propose de localiser les sites à fort potentiel de présence. Il cherche à intégrer des outils de validation de ces sites. Il tend aussi à procurer des outils qui accompagnent la production des utilisateurs. Le portail introduit des applications d’édition, d’analyse et de modélisations spatiales exclusives à la thématique des PFNL. Il abrite des couches de données interactives et interopérables. L'évaluation du portail passe par l’efficacité de ses applications et la convivialité de ses composantes. Ce rapport décrit et fait la démonstration de chacune d'elle.

L'évaluation des résultats des élèves français à l'épreuve écrite de philosophie de l'examen du baccalauréat établit chaque année une moyenne générale tournant autour de huit. Que révèlent ces résultats ? Comment convient-il de les analyser ? Que signifient-ils par rapport au mode d'apprentissage des élèves et, corrélativement, par rapport au mode d'enseignement ? Nous avons voulu vérifier dans notre question de recherche si l'accompagnement de l'apprentissage du philosopher des élèves de classes terminales pouvait changer la donne dans l'appropriation du philosopher. Quatre hypothèses majeures, en lien étroit avec la théorisation développé par Lev Vygotski sur les fonctions psychiques, ont conduit notre recherche, à savoir que la maîtrise des processus psychiques, la conscientisation en zone de développement proche, le travail collaboratif et l'intervention de la volonté contribuaient en synergie à favoriser l'appropriation du philosopher. Nous avons donc mis à l'épreuve ces quatre hypothèses à partir de la mise en place et de l'analyse de situations dites médiatisantes, parce que censées stimuler le travail de médiatisation des élèves à partir d'outils-instruments psychologiques spécifiques.

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

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’évaluation des résultats des élèves français à l’épreuve écrite de philosophie de l’examen du baccalauréat établit chaque année une moyenne générale tournant autour de huit. Que révèlent ces résultats ? Comment convient-il de les analyser ? Que signifient-ils par rapport au mode d’apprentissage des élèves et, corrélativement, par rapport au mode d’enseignement ? Nous avons voulu vérifier dans notre question de recherche si l’accompagnement de l’apprentissage du philosopher des élèves de classes terminales pouvait changer la donne dans l’appropriation du philosopher. Quatre hypothèses majeures, en lien étroit avec la théorisation développé par Lev Vygotski sur les fonctions psychiques, ont conduit notre recherche, à savoir que la maîtrise des processus psychiques, la conscientisation en zone de développement proche, le travail collaboratif et l’intervention de la volonté contribuaient en synergie à favoriser l’appropriation du philosopher. Nous avons donc mis à l’épreuve ces quatre hypothèses à partir de la mise en place et de l’analyse de situations dites médiatisantes, parce que censées stimuler le travail de médiatisation des élèves à partir d’outils–instruments psychologiques spécifiques. / The evaluation of the results of French the written part of the examination of undergraduate philosophy students each year an average general is revolving around eight. What do these results? How should we analyze? What does it mean about the mode of learning of students and, correlatively, the mode of instruction? We wanted to check in our issue of research if the mentoring of learning of philosophizing of the Terminal classes’ students could make a difference in the ownership of philosophizing. Four major hypotheses, link close with theorizing developed by Lev Vygotsky on the functions psychic, led our research, namely control of mental processes, awareness in zone close development, collaborative work and intervention of will contribute synergistically to promote ownership of philosophizing. Therefore, we have tested these four hypotheses to starting from the establishment and analysis of situations known mediatisantes, because that meant to stimulate the work of media coverage of specific students from psychological tools-instruments.

Les Systèmes multi-agents ou SMA proposent une approche originale de conception de systèmes intelligents et coopératifs. Ils se caractérisent par la distribution du contrôle global du système et par la présence d'agents autonomes évoluant dans un environnement partagé et dynamique. De plus, il existe plusieurs interdépendances entre les buts des agents, leurs capacités et les ressources qu'ils utilisent, donc afin d'éviter d'éventuels conflits, de favoriser la synergie des activités des agents et de partager les ressources de l’environnement commun, il est important que les agents coordonnent leurs actions. Nous nous sommes intéressés, dans le cadre de cette thèse, au déploiement des systèmes multi-agents sur une architecture pair à pair (Peer-to-Peer ou P2P) et ceci dans le but d’établir la communication entre ces agents et les relier entre eux. Cependant, du fait de la nature dynamique des systèmes P2P où chaque pair peut apparaître et disparaître à tout moment, des nouveaux problèmes se posent pour la coordination d’agents nécessitant des mécanismes de coordination adaptés au contexte spécifique des P2P. Pour cela, nous avons proposé une méthode de formation de groupe comme solution à ces problèmes. Nous nous sommes intéressés ensuite à l’application des systèmes multi-agents à architecture P2P au domaine d’apprentissage collaboratif en ligne où des apprenants contribuent aux apprentissages du groupe, et en retour, le groupe contribue à ceux des apprenants et c’est la cohérence du collectif qui permet d’atteindre l’objectif. Cependant, l’apprentissage collaboratif à distance implique des nouveaux rôles pour l’enseignant ainsi que pour les apprenants. Il est donc essentiel de définir ces rôles pour identifier les besoins qui en découlent pour pouvoir intégrer à l’outil informatique des fonctionnalités afin de satisfaire ces besoins. En effet, il est essentiel de fournir aux enseignants et apprenants la possibilité d’avoir des informations sur la progression de leur apprentissage ainsi que sur les niveaux de collaboration et de sociabilité de chaque apprenant et du groupe. Enfin, nous avons proposé, comme application de nos travaux, un système appelé COLYPAN (COllaborative Learning sYstem for Project mANagment) conçu pour l’apprentissage à distance et de façon collaborative de la gestion des projets. / Multi-Agents systems (MAS) propose an original approach to design intelligent and cooperative systems. They are characterized by the distribution of the overall system control and the presence of autonomous agents operating in a shared and dynamic environment. In addition, there are many interdependencies between: agents' goals, their abilities and used resources. So, in order to avoid possible conflicts, promote synergy of agents activities and share resources of the common environment, it is important that the agents coordinate their actions. We are interested, in the context of this thesis, in the deployment of multi-agents systems on Peer-to-Peer (P2P) networks in order to establish communication between these agents. However, because of the dynamic nature of P2P systems where each peer may appear and disappear at any time, new problems arise concerning the coordination of agents. Thus, coordination mechanisms adapted to the specific context of P2P are required. For that, we have proposed a group formation method to solve these problems. Then, we were interested in the usage of multi-agents systems with P2P architecture in the field of collaborative e-learning. In such applications, each learner contributes in the learning process of the group, and in return, the group contributes in the learning process of its members. The consistency of the whole group allows to achieve the goal. However, collaborative e-learning implies new roles for teachers as well as for learners. It is therefore essential to define these roles in order to identify the users needs and integrate, in the platform, the functionalities that allows us to satisfy such needs. Indeed, it is essential to provide teachers and learners with the opportunity to obtain information about the progress of their learning processes as well as the level of collaboration and sociability of each learner in the group. Finally, we have proposed, as an application of our work, a system called COLYPAN (COllaborative Learning sYstem for Project management) designed for the collaborative e-Learning project management.

Ce projet de recherche, intitulé Téléopération d'un robot collaboratif par outil haptique traite un des problèmes contemporains de la robotique, à savoir la coopération entre l'humain et la machine. La robotique est en pleine expansion depuis maintenant deux décennies: les robots investissent de plus en plus l'industrie, les services ou encore l'assistance à la personne et se diversifient considérablement. Ces nouvelles tendances font sortir les robots des cages dans lesquelles ils étaient placés et ouvrent grand la porte vers de nouvelles applications. Parmi elles, la coopération et les interactions avec l'humain représentent une réelle opportunité pour soulager l'homme dans des tâches complexes, fastidieuses et répétitives. En parallèle de cela, la robotique moderne s'oriente vers un développement massif du domaine humanoïde. Effectivement, plusieurs expériences sociales ont montré que l'être humain, constamment en interaction avec les systèmes qui l'entourent, a plus de facilités à contribuer à la réalisation d'une tâche avec un robot d'apparence humaine plutôt qu'avec une machine. Le travail présenté dans ce projet de recherche s'intègre dans un contexte d'interaction homme-robot (IHR) qui repose sur la robotique humanoïde. Le système qui en découle doit permettre à un utilisateur d'interagir efficacement et de façon intuitive avec la machine, tout en respectant certains critères, notamment de sécurité. Par une mise en commun des compétences respectives de l'homme et du robot humanoïde, les interactions sont améliorées. En effet, le robot peut réaliser une grande quantité d'actions avec précision et sans se fatiguer, mais n'est pas nécessairement doté d'une prise de décision adaptée à la situation, contrairement à l'homme qui est capable d'ajuster son comportement naturellement ou en fonction de son expérience. En d'autres termes, ce système cherche à intégrer le savoir-faire et la capacité de réflexion humaine avec la robustesse, l'efficacité et la précision du robot. Dans le domaine de la robotique, le terme d'interaction intègre également la notion de contrôle. La grande majorité des robots reçoit des commandes machines qui sont généralement des consignes de trajectoire, qu'ils sont capables d'interpréter. Or, plusieurs interfaces de contrôle sont envisageables, notamment celles utilisant des outils haptiques, qui permettent à un utilisateur d'avoir un ressenti et une perception tactile. Ces outils comme tous ceux qui augmentent le degré de contrôle auprès de l'utilisateur, en ajoutant un volet sensoriel, sont parfaitement adaptés pour ce genre d'applications. Dans ce projet, deux outils haptiques sont assemblés puis intégrés à une interface de contrôle haptique dans le but de commander le bras d'un robot humanoïde. Ainsi, l'homme est capable de diriger le robot tout en ajustant ses commandes en fonction des informations en provenance des différents capteurs du robot, qui lui sont retranscrites visuellement ou sensoriellement.

Nous sommes amenés chaque jour à prendre un nombre important de décisions : quel nouveau livre lire ? Quel film regarder ce soir ou où aller ce week-end ? De plus en plus, nous utilisons les ressources en ligne pour nous aider à prendre des décisions. Comme la prise de décision est assistée par le domaine en ligne, l'utilisation de systèmes de recommandation est devenue essentielle dans la vie quotidienne. Dans le même temps, les réseaux sociaux sont devenus une partie indispensable de ce processus ; partout dans le monde on les utilise quotidiennement pour récupérer des données de personne et de sources d'information en qui on a confiance. Quand les internautes passent du temps sur les réseaux sociaux, ils laissent de précieuses informations sur eux-mêmes. Cela a attiré l'attention des chercheurs et les professionnels de nombreux domaines académiques et commerciaux. Comme le domaine de la recommandation est un domaine qui a assisté à des changements de grande ampleur attribuable à des réseaux sociaux, il y a un intérêt évident pour les systèmes de recommandation sociale. Cependant, dans la littérature de ce domaine, nous avons constaté que de nombreux systèmes de recommandation sociale ont été évalués en utilisant des réseaux sociaux spécialisés comme Epinions, Flixter et d'autres types des réseaux sociaux de recommandation, qui tendent à être composées d'utilisateurs, d'articles, de notes et de relations. Ces solutions ne peuvent pas être étendues directement à des réseaux sociaux à usage général (GPSNs) comme Facebook et Twitter, qui sont des réseaux sociaux ouverts où les utilisateurs peuvent réaliser une variété d'actions utiles pour l'aide à la recommandation / We are surrounded by decisions to take, what book to read next? What film to watch this night and in the week-end? As the number of items became tremendous the use of recommendation systems became essential in daily life. At the same time social network become indispensable in people’s daily lives; people from different countries and age groups use them on a daily basis. While people are spending time on social networks, they are leaving valuable information about them attracting researchers’ attention. Recommendation is one domain that has been affected by the social networks widespread; the result is the social recommenders’ studies. However, in the literature we’ve found that most of the social recommenders were evaluated over Epinions, flixter and other type of domains based recommender social networks, which are composed of (users, items, ratings and relations). The proposed solutions can’t be extended directly to General Purpose Social Networks (GPSN) like Facebook and Twitter which are open social networks where users can do a variety of useful actions that can be useful for recommendation, but as they can’t rate items, these information are not possible to be used in recommender systems! Moreover, evaluations are based on the known metrics like MAE, and RMSE. This can’t guarantee the satisfaction of users, neither the good quality of recommendation