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

La consommation énergétique est devenue un problème majeur dans la conception des systèmes aussi bien d'un point de vue de la fiabilité des circuits que de l'autonomie d'un équipement embarqué. Cette thèse vise à caractériser et modéliser le coût énergétique du système d'exploitation (OS) embarqué en vue d'explorer des solutions faibles consommation. La première contribution consiste à définir une approche globale de modélisation de la consommation des services de base de l'OS: la stimulation de l'exécution de ces services, tels que le changement de contexte, l'ordonnancement et la communication interprocessus, est effectuée à travers des programmes de test adéquats. Sur la base de mesures de la consommation d'énergie sur la carte OMAP35x EVM, des paramètres pertinents soit matériels soit logiciels ont été identifiés pour en déduire des modèles de consommation. Dans une seconde étape, la prise en compte de ces paramètres doit intervenir au plus haut niveau de la conception. L'objectif sera d'exploiter les fonctionnalités offertes par un langage de modélisation et d'analyse architecturale AADL tout en modélisant les aspects logiciel et matériel en vue d'estimer la consommation d'énergie. Ensuite, les modèles énergétiques de l'OS ont été intégrés dans un simulateur multiprocesseur de politique d'ordonnancement STORM afin d'identifier la consommation de l'OS et ceci pour des politiques d'ordonnancement mettant en œuvre des techniques de réduction de la consommation tel que le DVFS et le DPM. Enfin, la définition et vérification de certaines contraintes temps-réel et énergétiques ont été effectuées avec des langages de spécification de contraintes (QAML, RDAL).

Le spectre électromagnétique est une ressource limitée dont l'usage doit être optimisé. Plusieurs travaux actuels visent à améliorer l'utilisation des fréquences radio en exploitant les méthodes de traitement intelligent du signal : la radio cognitive. Cette thèse se place dans ce contexte. Concrètement, nous considérons un problème d'allocation conjointe de spectre et de puissance dans un système radio cognitif (CR) composé de plusieurs utilisateurs secondaires (SUs) et primaires (PUs). L'objectif est d'optimiser l'efficacité énergétique des SUs tout en garantissant des niveaux d'interférences maximales imposés par la présence des PUs. Nous analysons des métriques d'efficacité énergétique en utilisant un cadre unificateur basé sur des outils d'optimisation convexe multi-critères. Les métriquesque nous étudions sont : la maximisation de débit avec pénalité sur l'interférence créée, le ratio débit puissance totale et la minimisation de puissance sous contrainte de débit pour concevoir un système de communications efficace en termes de consommation. Nous approfondissons ensuite l'étude de la métrique de minimisation de puissances sous contraintes de débits minimaux aux SUs et d'interférences maximales aux PUs. Étant donné la nature opposée de ces contraintes, nous étudions d'abord la faisabilité du problème et nous proposons des conditions nécessaires et des conditions suffisantes pour l'existence d'une solution. Le défi principal réside dans la non-convexité du problème d'allocation conjointe de spectre et de puissance en raison du paramètre discret d'ordonnancement des SUs. Afin de surmonter ce challenge, nous utilisons une technique de relaxation de Lagrange pour résoudre un problème convexe. Nous prouvons que les solutions discrètes du problème relaxé sont les solutions du problème initial. Lorsqu'une solution existe, nous proposonsun algorithme itératif basé sur la méthode de sous-gradient pour calculer la solution optimale. Nous montrons que le scheduling optimal est plus efficace comparé avec d'autres allocations de spectre classiques (e.g. entrelacée, blockwise). Dans le cas particulier de deux bandes orthogonales et un SU unique, nous proposons une solution analytique qui ne nécessite pas d'algorithme itératif. / The radio spectrum is a limited resource which must be used in an optimal way. Recent works in the literature aim to improve the use of radio frequencies by exploiting intelligent techniques from signal processing, such as the cognitive radio paradigm. In this thesis, we study a joint spectrum scheduling and power allocation problem in a Cognitive Radio (CR) system composed of several secondary users (SUs) and primary users (PUs). The objective is to optimize the energy efficiency of the SUs while guaranteeing that the interference created to the PUs is kept below a maximum tolerated level. We analyze energy efficiency metrics in wireless communications using a common unifying framework based on convex multi-criteria optimization tools, which includes the three of the most popular energyefficiency metrics in the literature : weighted difference between overall achievable rate and power consumption, the ratio between the overall rate and consumed power and overall consumed power under minimum rate constraint. Then, we further focus on the study of the opportunistic power minimization problem over several orthogonal frequency bands under constraints on the minimum Quality of Service (QoS) and maximum interference to the PUs. Given the opposing nature of these constraints, we first study the feasibility of the problem and we provide sufficient conditions and necessary conditions that guarantee the existence of a solution. The main challenge lies in the non-convexity of the joint spectrum and power allocation problem due to the discrete spectrum scheduling parameter of SUs. To overcome this issue, we use a Lagrangian relaxation technique to solve a convexproblem. We prove that the discrete solutions of the relaxed problem are the solutions of the initial problem. When a solution exists, we propose an iterative algorithm based on subgradient method to compute an optimal solution. We show that the optimal scheduling is more efficient compared to other conventional spectrum allocations (e.g. interlaced, blockwise). In the particular case of two orthogonal bands and an unique SU, we provide an analytical solution that does not require an iterative algorithm.

La compréhension des mécanismes physiologiques mis en jeu en réponse à l’hypoxie aigüe et chronique ainsi que leur retentissement global sur l’énergétique cardiaque nécessite l’application d’approches globales. L’approche intégrative développée par notre équipe, l’Analyse Modulaire du Contrôle (MoCA) permet une description quantitative de l’ensemble des interactions au sein d’un système biologique complexe décomposé en différents modules liés par des intermédiaires communs, ce qui en fait un outil puissant pour l’étude des interactions au sein de l’énergétique cardiaque, normale ou pathologique. Dans cette thèse, MoCA a été appliquée sur des coeurs isolés de souris contrôles et de souris soumises à une hypoxie chronique de 21 jours, perfusés en conditions d’oxygénation normale ou avec un milieu dont la concentration en oxygène dans le milieu a été réduite. Après exposition à l’hypoxie chronique, les coeurs sont caractérisés par une réponse (élasticité) plus importante des processus d’apport en énergie face à une variation des intermédiaires énergétiques (PCr, ATP, Pi), et ceci malgré une diminution de la masse mitochondriale. De plus, contrairement aux coeurs sains, aucune modi?cation de l’activité contractile et de la concentration d’intermédiaires énergétiques n’a été mesurée sur les coeurs hypoxiques après diminution de la concentration en oxygène dans le milieu de perfusion. Ces résultats suggèrent une adaptation fonctionnelle de l’ensemble de la bioénergétique cardiaque après exposition à l’hypoxie chronique, l’augmentation de l’élasticité des processus d’apport en énergie permettant de compenser en partie les altérations énergétiques induites par un dé?cit en oxygène. / An important issue in the comprehension of the link between molecular events developed in pathologies such as chronic hypoxia adaptation, is the development of new experimental strategies aimed at the study of the integrated organ physiology. Our Modular Control Analysis (MoCA), gives quantitative information on the internal control and regulation of integrated heart energetics on the basis of a supply-demand system and is therefore of particular interest to better understand the overall effect as well as the relative importance of the various modi?cations developed during pathologies. In this thesis, MoCA was applied on isolated hearts of control and chronic hypoxic mice perfused with high or low oxygen in the medium. Despite a severe mitochondrial alteration after chronic hypoxia exposure, a surprizing higher response of energy supply (elasticity) to energetic intermediates changes (PCr, ATP, Pi) was detected in chronic hypoxic hearts. Moreover, chronic hypoxic hearts energetics was unchanged by oxygen reduction while a strong concomitant decrease in heart contractile activity and in PCr concentration, was measured in control hearts. As suggested by these results, this increase in energy-supply elasticity could be considered as an adaptive mechanism developed after chronic hypoxia counteracting hypoxia-induced altered cardiac energetics.

Le réchauffement de la planète est un problème grave auquel le monde entier doit faire face, et les émissions de gaz à effet de serre sont communément reconnues comme étant une partie importante du problème. En plus du secteur du transport, les habitudes de consommation inefficace de la part des ménages constituent une deuxième source importante de ces émissions. Des débats au sujet de la meilleure démarche à suivre, ainsi qu'aux moyens appropriés de mesurer les phénomènes en présence ont davantage retardé l'action, tant sur les plans gouvernemental qu'individuel. Afin de résoudre ces problèmes à leur origine, il s'avère essentiel de mettre en place des interventions publiques d'une part, et d'autre part de convaincre, les consommateurs de modifier leurs habitudes de consommation vers des patrons plus durables. Le biocarburant est devenu au cours des dernières années de plus en plus visible en tant que choix alternatif majeur en matière de carburant de transport visant à réduire les émissions à effet de serre. En dépit du débat acrimonieux qui sévit entre les proposants et les détracteurs des biocarburants, la promotion de l'éthanol est toujours considérée par la plupart des analystes comme étant une mesure qui pourrait aider la réduction des émissions des gaz à effet de serre. De plus, l'utilisation à grande échelle de mélanges éthanol-pétroles est considérée d'un oeil favorable par les gouvernements. Cependant, en bout de ligne les habitudes de conduite automobile et de consommation privée à l'intérieur des ménages n'ont jamais été comprises de façon complète. En outre, ni l'acceptation ni l'utilisation volontariste des mélanges éthanol-pétroles par le consommateur canadien n'est évidentes. La présente étude vise à combler ces lacunes d'informations en trois temps, chacun prenant la forme d'un article scientifique séparé (chapitres 2, 3 et 4). / Le premier (chapitre 2) vise à examiner deux ensembles de comportements "verts" de la part des consommateurs canadiens associés aux émissions de GES: les activités domestiques des ménages et l'usage de l'automobile. Quatre groupes de variables ont été utilisés : les attitudes, connaissances et comportements en matière environnementale, l'ouverture d'esprit envers certaines politiques environnementales, des indices reliés à l'achat et à la conduite d'automobiles, et les facteurs sociodémographiques immuables. L'étude, basée sur un sondage auprès de 1002 ménages tirés au hasard à travers le Canada révèle que les facteurs dominants qui affectent les comportements verts des consommateurs sont le sentiment de responsabilité personnelle envers l'assainissement de l'environnement et l'impression de porter un impact perceptible en ce sens. Les profils sociodémographiques des consommateurs canadiens qui ne participent pas encore activement à des activités de réduction des gaz à effet de serre au sein du foyer incluent ceux qui détiennent moins de connaissances au sujet des problèmes du réchauffement de la planète et des produits renouvelables, sont moins soucieux des problèmes environnementaux, sont moins prêts à faire des sacrifices personnels pour l'environnement, ressentent une moindre responsabilité personnelle à participer à la réduction des gaz à effet de serre, ne participent pas actuellement à des groupes environnementaux, ne s'intéressent point aux campagnes de publicité environnementale, possèdent et conduisent un nombre plus élevé de voitures, sont plus jeunes, proviennent de familles moins nanties, sont majoritairement des hommes, et habitent les provinces atlantiques et des prairies. Sur les routes, ceux qui émettent la plus grande quantité de gaz à effet de serre dans l'atmosphère sont ceux qui ne contribuent pas aux activités des groupes environnementaux, possèdent et conduisent un nombre plus élevé de voitures, et résident dans deux des zones les moins densément peuplées du Canada. Les hommes et les résidents des prairies et paradoxalement, ceux qui possèdent plus de formation scolaire et de connaissances environnementales ont tendance à voyager plus en automobile et donc à causer plus d'émissions de GES par an. / Le deuxième article (chapitre 3) s'inscrit dans les suites du premier, avec le même échantillon de 1002 ménages et explore plus en détails les préférences de la part des consommateurs canadiens entre deux types de carburant : l'essence sans plomb régulière et un mélange de 10% éthanol - 90% pétrole ("E10"). Afin de faciliter le choix d'une stratégie de taxation du gouvernement, l'étude isole un estimé de la valeur donnée par les consommateurs aux attributs hédoniques "verts" d'ElO. Les résultats indiquent que le prix et la présence d'une "taxe verte" sur l'essence produisent tous les deux un impact négatif sur la probabilité de choisir l'éthanol à la pompe. La préférence pour l'ElO est également conditionnée de façon significative par l'âge, la taille et la dépense pour l'essence du véhicule principal du répondeur, ainsi que par certaines variables sociodémographiques. / Le troisième article (chapitre 4) se concentre sur l'identification d'un cadre juridique approprié pour promouvoir la production et la consommation de biocarburants au Canada. Les interventions gouvernementales actuelles visant à forger une stratégie de réduction des gaz à effet de serre sont regroupées en trois approches : obligations (lois et règlements), incitations économiques (taxes et subventions), et réductions volontaires (tant pour les raffineries que pour les consommateurs). Les résultats de cette troisième étude suggèrent que le processus de prise de décision législative touchant le développement des biocarburants est fortement influencé par la volonté de réduire les émissions de GES, un souci pour une des utilisations efficace des ressources naturelles et les priorités de développement économique aux niveaux local et provincial. / La présente thèse se veut une contribution empirique à la littérature dans le domaine des politiques publiques canadiennes s'intéressant aux comportements "vert" des consommateurs, à la réduction de GES et à l'environnement. Non seulement les résultats des deux premiers papiers révèlent que certaines variables dans le profil du consommateur peuvent avoir un impact sur le comportement vert des consommateurs ; ils chiffrent en détail la direction et la taille de telles influences. Pris ensemble avec le troisième article, les résultats empiriques de la recherche sont utiles aux décideurs publics chargés des activités de planification environnementale, de la formation des objectifs nationaux et provinciaux en matière du carburant de transport renouvelable, delà (re)structuration du secteur des biocarburants et des programmes d'intervention publique aux niveaux fédéral et provincial.

La lutte contre les changements climatiques est au cœur des préoccupations du 21e siècle. Pour faire face à cet enjeu, tous les secteurs d'activité doivent être alignés sur les principes du développement durable. L'industrie forestière, figurant parmi les plus énergivores au monde, doit adopter des stratégies lui permettant de réduire ses émissions de GES, d'améliorer son efficacité énergétique et de continuer à se développer de manière durable. La mise en œuvre de systèmes de gestion de l'énergie s'inscrit dans cette équation. Ainsi, cette industrie doit tirer profit de l'industrie 4.0 qui digitalise l'ensemble des pratiques opérationnelles des organisations. C'est dans ce contexte que prend place ce mémoire qui vise à promouvoir les pratiques de gestion de l'énergie au sein des processus de production de l'industrie forestière, en particulier dans les scieries. Pour y arriver, une revue de la littérature a d'abord été réalisée en vue de définir les principales dimensions de la gestion de l'énergie qui soutiennent la mise en œuvre d'un système de gestion de l'énergie dans les systèmes de production d'une organisation. Par la suite, la deuxième étape de la recherche a consisté à créer un cadre d'analyse dimensionnel afin d'évaluer le degré de maturité énergétique de l'industrie forestière dans le monde, et d'identifier les stratégies de sa transition énergétique la conduisant vers un développement plus durable. Dans la dernière étape de la recherche, deux scénarios d'analyse ont été élaborés pour les scieries du sous secteur des produits du bois, dans le but de représenter les différentes actions, indicateurs de performance énergétique, stratégies, contrôles et méthodes pouvant être utilisés pour surveiller la performance énergétique des opérations lorsque le niveau d'accès à l'information diffère entre chaque scierie. Cette dernière étape du projet a permis de constater qu'en fonction du niveau d'accès à l'information, il est possible de choisir différents outils et méthodes de contrôle de l'énergie adaptés au contexte énergétique de chaque scierie et de définir différentes actions stratégiques. Ce mémoire propose donc un tour d'horizon visant à montrer l'application des approches de gestion de l'énergie dans l'industrie forestière. Les outils développés sont des incitatifs pouvant être implantés au sein des entreprises. Les bénéfices permettront non seulement une meilleure gestion de l'énergie, mais également une réduction des impacts sur l'environnement. / The 21st century will be the century of the fight against climate change. To face this challenge, all business sectors must be aligned with the principles of sustainable development. The forest industry, one of the most energy-intensive in the world, must adopt strategies that allow it to reduce its GHG emissions, improve its energy efficiency and continue to develop in a sustainable way. The implementation of energy management systems fits into this equation. Similarly, this industry must take advantage of Industry 4.0 that is digitizing all operational practices of organizations. It is in this context that this research is carried out, which aims to promote energy management practices within the production processes of the forest industry, more particularly in sawmills. To achieve this, first a literature review was carried out in order to define the main dimensions of energy management that support the implementation of an energy management system in the production system of an organization. Subsequently, the second phase of the research consisted in creating a dimensional analysis framework in order to assess the energy maturity level of the forest industry in the world, and to identify the strategies of its energy transition leading it towards a more sustainable development. In the final phase of there search, two analysis scenarios were developed for the sawmills of the wood products subsector, in order to illustrate the different actions, energy performance indicators, strategies, controls and methods that can be used to control the energy efficiency of operations, when access to information differs between each sawmill. This last phase of the project made it possible to verify that depending on the level of access to information, it is possible to choose different tools and energy control methods adapted to the energy context of each sawmill and to define different strategic actions. Therefore, this research provides an overview intended to show the application of energy management approaches in the forest industry. The tools developed are incentives that can be implemented within companies. The benefits will not only allow better energy management, but also a reduction in environmental impacts.

Cette étude ethnologique porte sur le décor domestique dans la vie quotidienne. L'aménagement intérieur permet, entre autres, de sonder les habitudes de vie, les visions de l'esthétique, les pratiques de consommation, les relations à l'espace, à soi et aux autres. La maison, ou le chez-soi, en tant que socle et symbole de notre premier univers, se révèle un lieu d'expression de la personnalité et un espace d'articulation physique et psychique du vivre-ensemble. L'harmonisation des vécus que le décor du lieu autorise s'apparente à un travail de patchwork où, petit à petit, un effet d'ensemble se dégage par la modification des goûts, les influences, les modes et les expériences singulières des gens qui habitent dans un même espace de vie. L'étude du chez-soi permet aussi d'identifier et de comprendre les stratégies développées par les familles pour trouver leur place sur la toile changeante de la culture actuelle et ouvre la voie à de nouveaux questionnements prenant en compte l'imaginaire. Cette recherche, qui reconnaît une énergie créatrice à l'oeuvre dans le décor domestique, montre le rôle que l'impulsion artistique est amenée à jouer dans les habitudes de vie quotidiennes. L'étude du décor des familles repose principalement sur des témoignages et une observation détaillée des lieux.

La présente étude vérifie l’existence de relations significatives entre la consommation maternelle pré et postnatale de psychotropes (nicotine, alcool et drogues) et deux dimensions importantes du tempérament de l’enfant âgé entre 0 et 3 ans (Gartstein et Rothbart, 2003), soit la détresse face aux limitations (DL; prédisposition à l’irritabilité, à la frustration et à la colère) et la détresse face à la nouveauté (DN; crainte, peur, inhibition). De plus, elle examine les contributions relatives de la consommation maternelle de psychotropes pré et postnatale au tempérament de l’enfant ainsi que l’effet modérateur potentiel du sexe de l’enfant dans ces relations. L’échantillon comprenait 90 dyades mère-enfant issues d’un projet plus vaste s’intéressant au développement d’enfants nés de jeunes mères considérées à risque sur le plan psychosocial. La consommation maternelle a été évaluée à l’aide de questionnaires à trois reprises, soit à environ cinq mois de grossesse et à environ trois et huit mois suite à l’accouchement. Pour le tempérament, lors des visites à trois et huit mois de vie, la mère a également complété un questionnaire élaboré par Gartstein et Rothbart (2003) qui permet d’évaluer 14 dimensions du tempérament dont celles de détresse face aux limitations et de détresse face à la nouveauté. Diverses analyses statistiques (descriptives, corrélations, tests de comparaison de moyennes et régressions multiples) ont été effectuées afin d’atteindre les objectifs à l’étude. Les résultats ne montrent aucune relation significative entre la consommation pré et postnatale d’alcool et de nicotine et les deux dimensions du tempérament de l’enfant. Cependant, l’exposition in utero à la marijuana durant les premiers mois de grossesse et après l’accouchement est associée positivement à la dimension de crainte (DN) chez l’enfant de trois mois (mais pas à la dimension de colère, DL). De plus, les résultats suggèrent parfois un poids plus important de la présence de consommation prénatale dans l’explication de la DN comparativement à la présence de consommation postnatale et parfois, le contraire. La fréquence de consommation de drogues suggèrent toutefois que la fréquence de consommation prénatale a plus d'importance dans l'explication de la DN chez l'enfant que la fréquence de consommation postnatale. En ce qui concerne la modération par le sexe de l’enfant, les résultats montrent qu’il n’existe pas d’effet modérateur du sexe de l’enfant dans la relation étudiée. Pris dans leur ensemble, les résultats font ressortir la complexité existant dans la relation entre la consommation maternelle et le tempérament du nourrisson. Tant au niveau de la recherche que de la pratique, la présente étude suggère également l’importance d’utiliser des mesures et des interventions différenciées selon le psychotrope utilisé par les mères et le moment de la consommation (pré et/ou postnatal).

La présente recherche s’intéresse à la qualité de l’intégration communautaire chez les personnes présentant à la fois une consommation problématique de psychotropes (CPP) et des symptômes de stress post-traumatique (SPT). La recherche tente de pallier certaines lacunes de la littérature en décrivant et comparant l’intégration communautaire (intégration physique, sociale et psychologique) de 85 adultes, hommes et femmes, présentant à la fois une CPP et des symptômes de SPT puis en étudiant l’influence de variables sociodémographiques dans la relation entre les symptômes de stress post-traumatique et l’intégration communautaire. Pour ce faire, un modèle conceptuel multidimensionnel de l’intégration communautaire, adapté de celui de Wong et Solomon (2002), a été utilisé. Les résultats démontrent que tant les hommes que les femmes présentant à la fois une CPP et des symptômes de SPT ont une intégration de faible qualité, et ce, dans les trois dimensions de l’intégration communautaire (physique, sociale, psychologique). L’intégration communautaire des hommes et des femmes qui présentent une CPP et des symptômes de SPT est comparable, à l’exception des rôles sociaux qui sont plus nombreux chez les femmes. Les variables sociodémographiques testées, soit le genre, l’état civil et le revenu, et dans une moindre mesure le niveau de scolarité, sont significativement associées à la qualité de l’intégration communautaire des personnes présentant à la fois une CPP et des symptômes de SPT. Une fois ces variables sociodémographiques contrôlées, seul le niveau de relations significatives et réciproques demeure influencé par les symptômes de SPT, plus précisément les symptômes d’autoperturbation et de stress post-traumatique. Les résultats soutiennent l’importance des programmes d’intervention favorisant l’intégration communautaire proposés aux personnes présentant à la fois une CPP et des symptômes de SPT.

La présente thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet stratégique sur les arénas financé par le CRSNG (Conseil de Recherche en Faculté des sciences Naturelles et en Génie du Canada) qui a pour but principal le développement d'un outil numérique capable d'estimer et d'optimiser la consommation d'énergie dans les arénas et curlings. Notre travail s'inscrit comme une suite à un travail déjà réalisé par DAOUD et coll. (2006, 2007) qui a développé un modèle 3D (AIM) en régime transitoire de l'aréna Camilien Houde à Montréal et qui calcule les flux de chaleur à travers l'enveloppe du bâtiment ainsi que les distributions de températures et d'humidité durant une année météorologique typique. En particulier, il calcule les flux de chaleur à travers la couche de glace dus à la convection, la radiation et la condensation. Dans un premier temps nous avons développé un modèle de la structure sous la glace (BIM) qui tient compte de sa géométrie 3D, des différentes couches, de l'effet transitoire, des gains de chaleur du sol en dessous et autour de l'aréna étudié ainsi que de la température d'entrée de la saumure dans la dalle de béton. Par la suite le BIM à été couplé le AIM. Dans la deuxième étape, nous avons développé un modèle du système de réfrigération (REFSYS) en régime quasi-permanent pour l'aréna étudié sur la base d'une combinaison de relations thermodynamiques, de corrélations de transfert de chaleur et de relations élaborées à partir de données disponibles dans le catalogue du manufacturier. Enfin le couplage final entre l'AIM +BIM et le REFSYS a été effectué sous l'interface du logiciel TRNSYS. Plusieurs études paramétriques on été entreprises pour évaluer les effets du climat, de la température de la saumure, de l'épaisseur de la glace, etc. sur la consommation énergétique de l'aréna. Aussi, quelques stratégies pour diminuer cette consommation ont été étudiées. Le considérable potentiel de récupération de chaleur au niveau des condenseurs qui peut réduire l'énergie requise par le système de ventilation de l'aréna à été mis en évidence.