Dans cette thèse, nous étudions les approches calculatoires dédiées des réseaux de neurones profonds et plus particulièrement des réseaux de neurones convolutionnels (CNN). En effet, l'efficacité des réseaux de neurones convolutionnels en font des structures calculatoires intéressantes dans de nombreuses applications. Nous étudions les différentes possibilités d'implémentation de ce type de réseaux pour en déduire leur complexité calculatoire. Nous montrons que la complexité calculatoire de ce type de structure peut rapidement devenir incompatible avec les ressources de l'embarqué. Pour résoudre cette problématique, nous avons fait une exploration des différents modèles de neurones et architectures susceptibles de minimiser les ressources nécessaires à l'application. Dans un premier temps, notre approche a consisté à explorer les possibles gains par changement de modèle de neurones. Nous montrons que les modèles dits impulsionnels permettent en théorie de réduire la complexité calculatoire tout en offrant des propriétés dynamiques intéressantes, mais nécessitent de repenser entièrement l'architecture matériel de calcul. Nous avons alors proposé notre approche impulsionnelle du calcul des réseaux de neurones convolutionnels avec une architecture associée. Nous avons mis en place une chaîne logicielle et de simulation matérielle dans le but d'explorer les différents paradigmes de calcul et implémentation matérielle et évaluer leur adéquation avec les environnements embarqués. Cette chaîne nous permet de valider les aspects calculatoires mais aussi d'évaluer la pertinence de nos choix architecturaux. Notre approche théorique a été validée par notre chaîne et notre architecture a fait l'objet d'une simulation en FDSOI 28 nm. Ainsi nous avons montré que cette approche est relativement efficace avec des propriétés intéressantes un terme de passage à l'échelle, de précision dynamique et de performance calculatoire. Au final, l'implémentation des réseaux de neurones convolutionnels en utilisant des modèles impulsionnels semble être prometteuse pour améliorer l'efficacité des réseaux. De plus, cela permet d'envisager des améliorations par l'ajout d'un apprentissage non supervisé type STDP, l'amélioration du codage impulsionnel ou encore l'intégration efficace de mémoire de type RRAM. / In this thesis, we study the dedicated computational approaches of deep neural networks and more particularly the convolutional neural networks (CNN).We highlight the convolutional neural networks efficiency make them interesting choice for many applications. We study the different implementation possibilities of this type of networks in order to deduce their computational complexity. We show that the computational complexity of this type of structure can quickly become incompatible with embedded resources. To address this issue, we explored differents models of neurons and architectures that could minimize the resources required for the application. In a first step, our approach consisted in exploring the possible gains by changing the model of neurons. We show that the so-called spiking models theoretically reduce the computational complexity while offering interesting dynamic properties but require a complete rethinking of the hardware architecture. We then proposed our spiking approach to the computation of convolutional neural networks with an associated architecture. We have set up a software and hardware simulation chain in order to explore the different paradigms of computation and hardware implementation and evaluate their suitability with embedded environments. This chain allows us to validate the computational aspects but also to evaluate the relevance of our architectural choices. Our theoretical approach has been validated by our chain and our architecture has been simulated in 28 nm FDSOI. Thus we have shown that this approach is relatively efficient with interesting properties of scaling, dynamic precision and computational performance. In the end, the implementation of convolutional neural networks using spiking models seems to be promising for improving the networks efficiency. Moreover, it allows improvements by the addition of a non-supervised learning type STDP, the improvement of the spike coding or the efficient integration of RRAM memory.

Jadis lignagère, patriarcale et inégalitaire ; la famille est devenue égalitaire, nucléaire et pluraliste. L’analyse démontre que l’impulsion des droits fondamentaux s’est avérée décisive dans ce processus. Les principes de liberté, d’égalité et de non-discrimination qui la gouvernent désormais ont donné lieu à des bouleversements sans précédent de l’institution familiale. Traditionnellement marqué par un ordre public constricteur, le droit de la famille s’est considérablement libéralisé, au point d’apparaître à certains égards comme le réceptacle des volontés individuelles. Ce déclin de la fonction régulatrice interroge sur les évolutions du droit lui-même et de son objet, la famille. Sous ce rapport, les droits fondamentaux posent des difficultés à la fois techniques et politiques. Il n’en demeure pas moins que les droits fondamentaux peuvent aussi être envisagés comme des outils susceptibles d’être mobilisés au service d’une recomposition de l’institution familiale et de sa protection. / Once lineal, patriarchal and inegalitarian, the family has become egalitarian, nuclear and pluralist. Analysis shows that the impetus of fundamental rights has been decisive in this process. The principles of liberty, equality and non discrimination prevailing now have created unprecedented upheavals in the institution of the family. Traditionally influenced by a restrictive public tendance, family law has been considerably liberalized, to the point of appearing in certain respects as the depository of individual wishes. This decline of the regulating function raises questions as to the evolution of law itself and of it's object, the family. In this respect, fundemental rights present problems, both technical and political. However, fundamental rights may also be regarded as tools to be used for the recomposition of the institution of the family and of it's protection.

Les nanoparticules d’or présentent des propriétés optiques particulières grâce au phénomène de résonance de plasmon de surface. L’irradiation laser d’une nanoparticule au voisinage de sa fréquence de résonance induit deux effets notables : une forte absorption de l’énergie lumineuse et une amplification du champ électromagnétique dans son environnement proche. Grâce à ces deux caractéristiques et à la bonne biocompatibilité de l’or, ces nano-objets peuvent être utilisés pour bon nombre d’applications biomédicales déclenchées par la lumière. Dans ce domaine, les nanobâtonnets d’or (AuNR) sont particulièrement prometteurs. En effet, il est possible d’accorder leur fréquence de résonance via leur rapport d’aspect, par exemple pour la placer dans la fenêtre de transparence relative des tissus biologiques (650–1350 nm). Cette résonance présente alors un facteur de qualité élevé. L’irradiation d’AuNR produit ainsi de multiples effets biologiques complexes, surtout avec des impulsions ultrabrèves intenses. Néanmoins, la physique de l’AuNR en milieu aqueux n’est réellement comprise que dans des conditions plus simples. C’est pourquoi cette thèse vise à mieux comprendre cette multi-physique dans les conditions d’irradiation pertinentes pour la biologie. Elle apporte des éléments de réponse théoriques, numériques et expérimentaux sur la réponse optique transitoire, la dynamique des échanges d’énergies, la génération plasmonique de plasma, la photoluminescence et la production de dérivés réactifs de l’oxygène. Tous ces processus ont un impact biologique ou biomédical. Leur analyse révèle avant tout le rôle prépondérant des électrons chauds en régime ultrabref. / Gold nanoparticles exhibit specific optical properties thanks to surface plasmon resonance. Laser irradiation close to their resonance frequency induces two main effects : a high absorption of the electromagnetic energy and an enhancement of the electromagnetic field in their close vicinity. In addition, gold is biocompatible. These three features have made them extremely useful for a number of light-triggered biomedical applications. In this field, gold nanorods (AuNRs) specifically show promise. Indeed, their resonance frequency can be tuned by changing their aspect ratio in order to match the window where biological media are relatively transparent (650–1350 nm). Their resonance then exhibits a high quality factor. As a result, light irradiation of AuNRs triggers various complex biological effects, especially when intense, ultrashort pulses are used. Nevertheless, the physics of irradiated AuNRs in aqueous media is only properly understood in more simple situations. That is why this thesis aims at reaching a better understanding of these multi-physics in biologically relevant irradiation conditions. It provides theoretical, numerical and experimental pieces of information about the transient optical response, the dynamics of energy transfer, the plasmon-assisted plasma generation, the photoluminescence and the production of reactive oxygen species. Each of these processes has biological or biomedical impact. Analyzing the underlying mechanisms reveals above all the major role of hot electrons in the ultrashort regime.

La tenue au flux des traitements de surfaces optiques constitue aujourd'hui un enjeu majeur pour le développement des lasers de puissance à courtes durées d'impulsion. L’étude des interactions laser-matière en régime sub-picoseconde a montré que l’initiation de l'endommagement laser est le résultat de processus d’excitation fortement non-linéaires (photoionisation, ionisation par impact et avalanche électronique). Dans cette thèse, un dispositif de tests multiparamétriques a été développé pour l’étude de la tenue au flux des composants optiques. Différentes études expérimentales ont été menées sur des matériaux diélectriques, en couche mince ou en matériau massif, afin d’apporter des données nouvelles sur les matériaux couches minces assez peu étudiés dans la littérature. L’étude de l’influence de la longueur d’onde a révélé différentes phases de prédominance des processus d’ionisation. L’influence du nombre de tirs à différentes longueurs d’ondes aussi a été étudiée, en considérant différentes techniques de dépôt de couches minces. L’interprétation de ces résultats expérimentaux est soutenue par un modèle de simulation numérique que nous présentons en détail dans le manuscrit. Une place, non moins importante, a été accordée dans notre travail à la métrologie de l’endommagement. Nous avons proposé et appliqué l’utilisation d’un dispositif original de mesure quantitative de phase pour l’analyse des processus d’endommagement. Et pour terminer nous avons développé un système de microscopie pompe-sonde afin de pousser les investigations sur les processus en jeu lors de l’interaction laser-matière en régime sub-picoseconde. / Laser fluence resistance of optical surfaces is a major challenge for the development of high power and short duration pulse lasers. Studies on laser matter interactions show that the damage initiation is the result of highly nonlinear excitation process such as photoionization, impact ionization and electronic avalanche. In this PhD thesis we focused on the study of the damage and the response of materials after this initiation and their dependence with laser parameters, this in order to better understand the complex mechanisms of damage, identify laws of relevant scales for applications, and enable new optical design with higher laser resistance and lifetimes. A multi parametric experimental testing setup was developed for studying laser resistance of optical components. To collect new data on thin film materials damage dependences, which have been less studied in the literature, different experimental studies have been conducted on dielectrics, in coating or bulk form. The study of the dependency of damage with laser wavelength reveals different ranges characterized by the electronic processes occurring during the interaction. We have considered also the effect of multiple pulse irradiations, with different wavelengths and on coatings realized by different technologies. All these experimental results have been discussed with the help of a numerical simulation model we have developed and presented in this thesis. We have also proposed an original method based on optical phase difference measurement for damage characterization and study. We finished with some experiments on the time resolved microscopy measurements and investigations of damage processes.

Dans les centres hospitaliers, la remontée des patients en assistance totale (AT) vers la tête de leur lit (RPL-AT) représente l’une des tâches de manutention de patients (MP) les plus fréquemment effectuées dans les unités de soins intensifs et est l’une des tâches les plus à risque de blessures musculosquelettiques associées à la MP (MS-MP). Les préposés aux bénéficiaires (PB) sont les soignants qui dénombrent le plus de blessures MS-MP et ce sont eux qui effectuent la majorité des RPL-AT. L’alèze de glissement est l’outil le plus fréquemment utilisé pour réaliser les RPL-AT. Bien que le lève-personne semble avantageux, il est chronophage et il a été démontré que son utilisation ne diminue pas les risques de blessures MS-MP lorsqu’utilisé pour effectuer les RPL-AT. Selon la technique enseignée avec alèze de glissement, deux PB sont en mesure de réaliser les RPL-AT pour une majorité de la population. Toutefois, il est possible que ceci ne soit possible que par l’utilisation d’une stratégie de contrôle moteur (SCM) impliquant un mouvement corporel de recul impulsif. Une telle SCM, nommée impulsion excentrique, présente cependant des risques de blessures MS. L’objectif de ce projet doctoral était de démontrer que pour deux PB moyens, selon les conditions actuelles, il est impossible de réaliser la tâche de RPL auprès de 95% des patients en AT selon leur MC sans utiliser ce type de SCM. Pour ce faire, les courbes de forces de tire requises pour accomplir la tâche ont été établies en quantifiant, d’une part, la MC de la population des patients en AT et, d’autre part, le coefficient de frottement alèze-matelas pour différents matelas et charges. De ces informations, des modèles de prédiction de la force de tire requise pour réaliser des RPL-AT auprès de patients de 50 à 275 kg ont été établis. Des modèles statiques et dynamiques ont été élaborés afin d’évaluer la capacité de tire des PB moyens selon les SCM par contraction concentrique et par impulsion excentrique, respectivement. Les résultats démontrent que seulement 15% des patients en AT peuvent être remontés par deux PB à l’aide d’une SCM par contraction concentrique. Ce taux augmente à 95% s’ils ont recours à un mouvement corporel de recul impulsif dont la vitesse horizontale initiale est de 1,9 m/s. L’ajout d’une jambe en fente arrière et/ou d’un angle de tire n’a qu’un impact limité sur l’augmentation de la capacité de tire en début de traction. Il est donc impossible de réaliser les RPL-AT auprès de 95% de la population cible sans avoir recours à une SCM par impulsion excentrique.

Dans le Modèle Standard de la physiques des particules, le boson de Higgs permet de générer la masse des particules élémentaires. Les contraintes théoriques et expérimentales actuels imposent au boson de Higgs d'avoir une masse comprise entre 114.4 et 158 GeV à 95% de niveau de confiance. De plus, le Tevatron a récemment exclu la zone de masse entre 100 et 109 GeV, 158 et 175 GeV à 95% de niveau de confiance. Ces résultats confortent la recherche du boson de Higgs à basse masse dans la fenêtre encore ouverte. Le détecteur DØ est situé près de Chicago, au Tevatron, collisionneur protons-antiprotons avec une énergie dans le centre de masse de 1.96 TeV. Le sujet de cette thèse est la recherche du boson de Higgs produit en association avec un boson Z. C'est un canal sensible au boson de Higgs de basse masse (<135 GeV) qui a un rapport de branchement H->bb de l'ordre de 80% dans cette région en masse. Le canal d'étude ZH->nu nu bb a un état final composé de 2 jets de saveurs lourdes et de l'énergie transverse manquante emportée par les neutrinos. L'identification des jets de saveur lourde ("b-tagging") est réalisée à l'aide d'un nouvel algorithme que l'on a développé (SLTNN) : la méthode est basée sur la désintégration semi-leptonique des quarks b. L'analyse de recherche du boson de Higgs a été menée avec 3 fb−1 de données. L'utilisation de SLTNN a permis d'améliorer de 10% l'efficacité d'identification de boson de Higgs. En revanche, la sensibilté globale de l'analyse, une fois les bruits de fond et erreurs systématiques prises en compte, est très peu améliorée (<1%).

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

Les impulsions laser de quelques cycles optiques offrent des capacités remarquables dans l’interaction laser-matière, en particulier pour l’ablation de matériaux diélectriques. Cependant, la focalisation d’impulsions laser ultracourtes dans l’air implique des limitations naturelles à la propagation linéaire du faisceau en amont de la cible. Dans ce contexte, on étudie l’ablation en surface de matériaux diélectriques lorsqu’ils sont irradiés par une impulsion unique de 12 fs dans l’air, dans des gammes d’intensités situées au-dessous et au-dessus de l’apparition des effets non linéaires dans l’air. En particulier, nous avons établi le lien entre la distribution en fluence en fonction des régimes de focalisation linéaire et non linéaire, et les diamètres des cratères. Nous avons démontré que le profil des cratères peut être prédit malgré les importantes modifications du faisceau laser à haute énergie, pour deux matériaux : la silice fondue et le saphir. Puis, après avoir identifié un régime d’ablation où le faisceau laser n’est pas affecté par ces effets non linéaires, nous avons développé un ensemble de diagnostics permettant de caractériser le plasma crée. Nous avons discuté et comparé les résultats obtenus sur les deux matériaux. En régime d’ablation, il apparaît alors que la densité du plasma est inférieure ou proche de la densité critique. De plus, la pénétration du faisceau est plus importante dans le cas du saphir que de la silice fondue donnant lieu à des cratères plus profonds. / Few-cycle laser pulses offer remarkable capabilities for laser-matter interaction, especially for ablation of transparent dielectric materials. However, focusing ultrashort laser pulses in air implies natural limitations to linear beam propagation prior the target. In this context, we study the surface ablation of dielectrics with single 12 fs laser pulses in air, at intensities below and above the apparition of nonlinear effects in air. In particular, we establish the link between the fluence distribution at the laser focus, spanning from linear- to nonlinear- focusing regimes, and the ablated crater diameters. We demonstrate that the crater profile can be predicted despite significant beam reshaping taking place at high fluence, for fused silica and sapphire. Then, we identify an ablation regime where the beam is still unaffected by nonlinear effects in air. In these conditions, we developed an energy balance experiment, allowing characterizing the created plasma. We discuss and compare the results acquired on fused silica and sapphire. We show that in ablation regime the density plasma is below or nearby the critical density. Moreover, the beam penetration is higher in sapphire than in fused silica, yielding deeper craters.

Ce mémoire de thèse est divisé en deux parties. La première est consacrée à l'étude de la superfluidité dans un gaz de fermions ultra-froids. En utilisant un gaz dégénéré de lithium 6 au voisinage d'une résonance de Feshbach nous avons obtenu un superfluide fermionique et étudié son évolution en fonction de l'énergie de liaison des paires. Afin de caractériser la transition BEC-BCS entre un condensat de Bose-Einstein de molécules et un état BCS de paires de Cooper faiblement liées, nous avons étudié l'expansion du nuage en absence ou en présence d'interactions. Nous avons ainsi extrait la distribution en impulsion du système et sondé son caractère hydrodynamique. La seconde partie concerne la conception et la réalisation d'un montage expérimental de seconde génération. Par rapport à l'ancien dispositif, ses principaux atouts sont un gain d'un ordre de grandeur sur le nombre d'atomes piégés, un bon accès optique, une grande stabilité et reproductibilité ainsi qu'un taux de répétition cinq fois supérieur. La nouvelle expérience a déjà permis d'atteindre le seuil de dégénérescence quantique du lithium 7 avec des performances très satisfaisantes et donne accès à la simulation de hamiltoniens de matière condensée avec des fermions ultra-froids.

L'autosimilarité et l'évolution asymptotique intermédiaire sont des caractéristiques fondamentales de divers phénomènes physiques. Les recherches dans le domaine de l'optique ont mené à la prévision et à l'observation du similariton, nouvelle classe d'impulsions optiques ultracourtes présentant un profil d'intensité parabolique et développé par celles-ci au cours de leur propagation dans un amplificateur fibré à dispersion normale. Au delà de leur intérêt scientifique, les similaritons optiques sont d'une importance pratique primordiale du fait que leur profil peut être maintenu sans distorsion dans toute fibre à dispersion normale active ou passive et parce qu'ils possèdent un chirp strictement linéaire facilitant leur compression. Ce mémoire s'attache à mettre en évidence les possibilités d'obtention de ce profil dans un amplificateur à fibre dopée erbium. Les impulsions expérimentales caractérisées à l'aide d'un dispositif FROG présentent un profil d'intensité ainsi qu'une dérive fréquentielle en accord avec les résultats issus d'un modèle numérique. Nous avons aussi été en mesure d'étudier la formation des ailes du similariton durant son régime asymptotique intermédiaire. Une application typique des similaritons consiste dans le développement de sources impulsionnelles ultracourtes; expérimentalement nous avons développé un dispositif femtoseconde totalement fibré combinant un amplificateur à similaritons et une fibre à bandes interdites photoniques.