Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les décisions de localisation, de configuration et de définition des missions des centres de production et/ou de distribution sont des enjeux stratégiques pour le futur des entreprises manufacturières. La modélisation mathématique des réseaux logistiques a pour objectif de suggérer des décisions économiquement efficaces aux gestionnaires. Cependant, la transcription fidèle de ces enjeux en termes mathématiques conditionne la crédibilité et l'efficacité des solutions recommandées. Dès lors, l'élaboration de méthodologies réalistes apparaît être une des conditions de succès de toute formalisation. Cette thèse propose tout d'abord, une méthodologie générique réaliste de conception des réseaux logistiques pour les industries dont les procédés sont divergents. La méthodologie proposée est validée en l'appliquant à Virtu@l-Lumber, un cas virtuel mais réaliste de l'industrie du bois d'oeuvre. Ensuite, une approche de positionnement par anticipation intégrant les préférences des clients est élaborée et expérimentée. Cette approche s'appuie sur un modèle de programmation stochastique avec recours. Au final, un modèle mathématique intégrateur combinant les concepts des deux méthodologies précédentes est formulé et son impact potentiel sur l'industrie du bois-d'oeuvre est examiné à l'aide du cas Virtu@l-Lumber.

Ce travail de thèse vise à améliorer notre compréhension des effets l'entraînement en résistance sur la performance et le muscle strié squelettique. La dynamique de ces effets de l'entraînement a été appréhendée de façon systématique grâce à des outils issus de la théorie des systèmes, auprès de 26 rongeurs entraînés en résistance dans un protocole d'escalade avec charges additionnelles. Le modèle classique (Banister et coll, 1975) a permis de décrire les variations de performance de manière significative (R2 = 0,53, P<0,001). L'origine des gains de performance très marqués (+136% par rapport au groupe contrôle) a été recherchée parmi les mécanismes adaptatifs musculaires potentiels. A l'issue de l'entraînement, une augmentation de l'activité de la myosine ATPase de 123 ± 61% indépendante du phénotype a été observée par rapport aux animaux contrôles. Cette augmentation de la puissance chimique consommée semble liée à une augmentation de la vitesse des étapes d'hydrolyse de l'ATP et surtout de celle de la libération des produits de cette hydrolyse (i.e. ADP et Pi) accompagnant la bascule de la tête de myosine. Une nouvelle forme de plasticité musculaire semble avoir été identifiée. Sur la base des mécanismes adaptatifs musculaires, une nouvelle formulation mathématique plus physiologique du modèle des effets de l'entraînement a été proposée et a aboutit à une meilleure qualité d'ajustement (R2 = 0,71, P<0,001). La fonction impulsionnelle du modèle classique a été remplacée par une fonction exponentielle de croissance qui semble plus appropriée pour rendre compte à la fois des variations de performance mais aussi des adaptations qui surviennent au sein du tissu musculaire comme au sein des unités contractiles elles-mêmes. / This thesis work aims to improve our understanding of the effects of resistance training on performance and skeletal muscle. The dynamic of these effects of training has been apprehended systematically trough tools from systems theory, with 26 rodents resistance trained on a climbing protocol with additional weights. The classical model (Banister et al, 1975) was suitable to analyze the training response (R2 = 0.53, P <0.001). The origin of the very marked performance gains (+ 136% compared to the control group) was investigated among the potential muscle adaptive mechanisms. At the end of the training program, an increase of 123 ± 61% in myosin ATPase activity independent of the phenotype was observed compared to control animals. This increase in myosin ATPase activity seems to occur precisely during the main myosin head isomerization step (i.e. powerstroke) that includes the liberation of the hydrolysis products, and to a lesser extent, during ATP hydrolysis step. A new form of muscular plasticity seems identified. Based on muscle adaptive mechanisms, a new mathematical formulation, more physiological, of the model of the training effects has been proposed and resulted in a better fit (R2 = 0.71, P <0.001). The impulse function of the traditional model has been replaced by an exponential growth function that seems more suitable to analyze both the training response and the adaptations that occur within the muscle tissue as in the contractile units themselves.

Dans cette thèse j'étudie la géométrie locale des structuresfinslériennes et sous-finslériennes associées à la norme infinien dimension 2 et 3 : géodésiques généralisées courtes, lieu de coupure, lieu conjugué généralisé, lieu de "saut", petites sphères.Pour définir une telle structure au voisinage d'un point $p$ de $mathbb{R}^n$, on se donne une famille de champs de vecteurs $(F_1,dots,F_k)$ et on considère la norme définie sur la distribution$Delta=mbox{vect}{F_1,dots,F_k}$ par $|G|=inf{max{|u_i|} ; | ; G=sum_i u_i F_i} $.En dimension 2, pour $k=2$, si $F_1$ et $F_2$ ne sont pas proportionnels en $p$ alors on obtient une structure finslérienne. Sinon, alors la structure est sous-finslérienne sur une distribution de rang non constant. Nous décrivons les objets géométriques décrits plus haut pour l'ensembles des couples génériques $(F_1,F_2)$.En dimension 3, nous avons étudié la géométrie locale pour les distributions de contact. / In this thesis I study the local geometry of Finslerian and sub-Finslerian structures associated to the maximum norm in dimension 2 and 3 : short generalized geodesics, cut locus, generalized conjugate locus, switching locus, small spheres.To define such a structure in the neighborhood of a point $p$ of $mathbb{R}^n$, we fix a familly of vector fields $(F_1,dots,F_k)$ and consider the norm defined on the distribution $Delta=mbox{vect}{F_1,dots,F_k}$ by $|G|=inf{max{|u_i|} ; | ; G=sum_i u_i F_i} $.In dimension 2, for $k=2$, if $F_1$ and $F_2$ are not proportionnal at $p$ then we obtain a Finslerian structure. If not, the structure is sub-Finslerian on a distribution with non constant rank. We describe the geometric objects for the set of all generic couples $(F_1,F_2)$.In dimension 3, we studied the local geometry for contact distributions.

Cette thèse concerne deux sujets différents: une étude d'une classe de modèles matriciels qui sont pertinents pour l'holographie, et le calcul d'observables dans une théorie superconforme N = 2 grâce à la technique de la localisation supersymétrique. Le premier sujet traite de modèles matriciels avec symétrie U(N)xO(D) qui ont été introduits récemment. Dans ces modèles, appelés modèles de matrices-vecteurs, il a été montré qu'il est possible de définir une limite de grand D qui conduit à un développement en diagrammes planaires resommable. De plus, ils contiennent des champs et des symétries inspirés de la théorie des cordes et il a été montré qu'un de ces modèles présente les mêmes propriétés physiques que le modèle SYK, dont la connexion avec l'holographie est bien connue. Dans cettethèse, l'étude de ces modèles matriciels est étendue en considérant plusieurs généralisations de la littérature existante. L'étude de modèles avec des termes d'interaction multi-traces et avec une symétrie réduite, et le calcul des observables multi-traces, sont considerés. De plus, plusieurs problèmes concernant la construction de modèles sont pris en considération. Enfin, une analyse approfondie des modèles de matrices-vecteurs fermioniques avec des termes d'interaction quartique est effectuée. Dans le cadre de la localisation supersymétrique, la seconde partie de la thèse se concentre sur le calcul des observables dans la QCD superconforme N = 2 (SCQCD) en 4 dimensions avec symétrie de jauge SU(N). Pour commencer, les résultats connus concernant le calcul de corrélateurs d'opérateurs chiraux et les valeurs moyennes de boucles de Wilson circulaires en utilisant la technique de la localisation supersymétrique sont présentés. La contribution originale de cette partie concerne le calcul de corrélateurs entre opérateurs chiraux et boucles de Wilson circulaires. Le calcul est organisé comme suit: d'abord, les observables sont calculées à travers le modèle matriciel résultant de la procédure de localisation. Ensuite, les résultats du modèle matriciel sont testés par rapport au calcul utilisant la théorie quntique des champs perturbative. Ce calcul esteffectué en prenant la différence entre l'observable calculée dans N = 2 SCQCD et la même observable calculée dans N = 4 super Yang-Mills. Ceci réduit considérablement le nombre de diagrammes de Feynman qui contribuent au corrélateur, ce qui permet d'effectuer des contrôles perturbatifs jusqu'à deux boucles. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'objectif de cette thèse est de développer des méthodes d'optimisation et de contrôle optimal pour l'amélioration du rendement des cultures en utilisant le modèle de croissance de plantes GreenLab. Les méthodes proposées doivent se placer dans le contexte suivant: (1) la recherche d'amélioration du rendement se fait par des simulations basées sur le modèle structure-fonction GreenLab et (2) les méthodes utilisées sont des algorithmes d'optimisation heuristiques et des techniques de contrôle optimal. L'application de ces méthodes à plusieurs espèces de plantes, allant des plantes agronomiques aux arbres, et avec des différents objectifs a permis d'identifier certaines caractéristiques associées à des plantes ayant un bon rendement. En particulier, les résultats d'optimisation ont révélé la dynamique des relations source-puits au sein de la plante durant sa croissance. Ces résultats peuvent être considérés comme des références pour guider la sélection génétique pour l'amélioration variétale, et également pour l'amélioration des itinéraires culturaux. La perspective à long terme de cette thèse est l'intégration de ses résultats dans des outils d'aide à la décision pour l'agriculture. Pour atteindre les objectifs de cette thèse, nous avons analysé successivement les effets de facteurs endogènes et exogènes (environnementaux) sur la croissance de la plante et sur son rendement. Plus précisément, l'effet des facteurs endogènes a été étudié à conditions environnementales fixées, puis des méthodes de contrôle optimal ont été appliquées sur les variables environnementales, pour un génotype de plante fixé. En conséquence, les problèmes traités dans cette thèse relèvent à la fois de la théorie de l'optimisation et du contrôle optimal. Les principales contributions de cette thèse incluent les points suivants : Des problèmes d'optimisation simple objectif, d'optimisation multi-objectif et d'optimisation sous contrainte ont été formulés et résolus, dans le but de trouver les paramètres endogènes associés à la plante ayant le plus haut rendement, ce qui correspond à la définition d'un idéotype, pour une plante d'espèce donnée. Pour la plupart des problèmes d'optimisation présentés, la méthode la plus appropriée est celle d'un algorithme basé sur une population. Plusieurs algorithmes de ce type ont été comparés et celui ayant les meilleures performances est un algorithme heuristique nommé Particle Swarm Optimization (PSO). Du contrôle optimal a été appliqué pour définir la stratégie d'élagage optimale (application aux feuilles de thé). Come GreenLab peut être formulé comme un système dynamique discret et que la fonction objectif est analytique, une méthode basée sur le gradient, basée sur une approche variationnelle et sur la théorie de Lagrange, a été utilisée. La solution trouvée à été comparée à celle obtenue par la méthode PSO afin de valider cette dernière. Un modèle de dynamique de population d'insectes a été développé à des échelles spatiales et temporelles compatibles avec le modèle GreenLab, afin d'étudier l'interaction plante-insectes. Plus précisément, un écosystème tritrophique a été modélisé, incluant les interactions entre les plantes, les insectes ravageurs et des prédateurs des ravageurs, appelés insectes auxiliaires. un modèle des interaction. L'originalité de ce travail est la rétro-action entre la dynamique de population des insectes et la croissance de la plante, ainsi que la prise en compte de la répartition spatiale des insectes sur chacun des organes de la plantes. Une analyse de sensibilité basée sur la méthode de Morris a été appliquée pour identifier les paramètres les plus ou moins influents sur les sorties d'intérêt. Cela a permis de calculer des stratégies optimales pour l'application des techniques d'éradication des ravageurs. Les paramètres de GreenLab ont été estimés sur environ 400 jeux de données correspondant à 44 génotypes de tomates, à l'aide d'un algorithme des moindres carrés non linéaires généralisés. Considérant l'ensemble des valeurs estimées comme l'espace des paramètres possibles, nous avons calculé les valeurs optimisant le rendement en fruits des tomates. Nous avons analysé les corrélations entre les paramètres estimés ou optimaux et le rendement à l'aide de méthodes statistiques, ce qui a permis d'identifier les plus importants paramètres responsables des différences observées parmi les rendements des différentes plantes. Ainsi, à partir de ces résultat d'optimisation et d'analyse des corrélation, les différences phénotypiques entre différents génotypes ont pu être expliquées d'un point de vue physiologique. / The objective of the thesis is to improve plant yield through optimization and optimal control based on the GreenLab plant growth model. Therefore, the thesis proposed a methodology for investigation of plant yield improvement，whose characteristics are that (1) investigations are all based on the functional-structural plant growth model GreenLab and (2) heuristic optimization algorithm and optimal control techniques are applied to the plant growth model in order to improve plant yield. By applying optimization techniques on different species of plants (crops or trees) and for different kinds of optimization problems, common characteristics that a plant with high yield should possess were obtained. The optimal results in the thesis revealed the source-sink dynamics during the plant growth. The optimization results can be considered as references to guide breeding for ideotype and to improve cultivation modes. The optimization application of GreenLab could thus be possibly used to the agricultural decision support system.To achieve the aims of the thesis, the thesis investigated the effects of endogenous factors and exogenous environmental factors of plant growth on plant yield separately. First, given environmental conditions, the thesis investigated endogenous factors, and then the thesis did optimal control on exogenous environmental factors given plant genotype. Therefore, the problems investigated in the thesis consist of general optimization problems and optimal control problems.The main contributions of the thesis include following issues: According to the species of plants, single optimization problems, multi-objective optimization problems and optimization problems with constraints with respect to plant endogenous factors were formulated and investigated, in order to find the ideotype of plants with high plant yield. A population based algorithm is more suitable for the optimization problems in this thesis. Due to its better performance compared with other heuristic optimization algorithms, all optimization problems were solved by a population-based, heuristic optimization algorithm, namely Particle Swarm Optimization (PSO). Optimal control on the pruning strategy was formulated and investigated in the thesis. As GreenLab can be considered as discrete dynamic system and the objective function of the optimal control problem is analytical, the gradient based method, which is based on the variational approach and Lagrange theory, was used to solve the optimal control problem. Moreover, the optimal solutions were compared with the ones found by PSO, in order to validate the PSO method. The insect population dynamics was modeled mathematically, which was compatible with the plant model GreenLab in terms of spatial and temporal scales, to study the effect of biotic factors on plant growth. The interaction among plants, pests and auxiliaries was implemented, and the ecosystem model, which involves the three tri-trophic components, was thus developed in the thesis. The tri-trophic ecosystem model can simulate the insect population dynamics and the plant growth with consideration of the interaction of insects. Moreover, the tri-trophic ecosystem model considered the partition of individuals in the insect population among plant organs, which is not taken into account in the previous works. A global sensitivity analysis method Morris method was used to analyze the most important parameters and the least influential parameters to model outputs of interest. Through optimization on pest management techniques, the optimal strategies of the application of the pest management techniques were obtained. Estimation of GreenLab parameters with about 400 sets of observation data of 44 tomato genotypes was done in the thesis, by using a generalized non-linear least square algorithm. Taking the estimated parameter values as parameter space, the GreenLab model parameters were optimized, in order to maximize the fruit yield. Through the analysis of the correlation of estimated and optimal parameters with the fruit yield by statistical analysis methods, the most important parameters that result in the difference of fruit yield were found. According to the correlation and optimization results, the phenotypic differences among genotypes were explained from the physiological point of view.

Les problèmes d'ordonnancement à contraintes de ressource ont été largement étudiés dans la littérature. Cependant, dans la plupart des cas, il est supposé que les activités ont une durée fixe et nécessitent une quantité constante de la ressource durant toute leur exécution. Dans cette thèse, nous nous proposons de traiter un problème d'ordonnancement dans lequel les tâches ont une durée et un profil de consommation de ressource variables. Ce profil, qui peut varier en fonction du temps, est une variable de décision du problème dont dépend la durée de la tâche associée. Par ailleurs, la considération de fonctions de rendement linéaires et non linéaires pour la représentation de l'utilisa- tion des ressources complexifie le problème et permet de modéliser de manière réaliste les transferts de ressources énergétiques. Pour ce problème NP-complet, nous présentons plusieurs propriétés per- mettant de dériver des modèles et méthodes de résolution. Ces méthodes de résolution sont divisées en deux parties. La première partie visualise ce problème du point de vue de la Programmation Par Contraintes et plusieurs méthodes dérivées de ce paradigme sont détaillées dont le développement du raisonnement énergétique sur le problème étudié. La seconde partie de la thèse est dédiée à des approches de Programmation Linéaire Mixte et plusieurs modèles, notamment un modèle à temps continu basé sur les événements, ainsi que des analyses théoriques et des techniques d'amélioration de ces modèles sont présentés. Enfin, des expérimentations viennent appuyer les résultats présentés dans ce manuscrit. / Resource-constrained scheduling problems have been widely studied in the literature. However, in most cases, it is assumed that the activities have a fixed duration and require a constant amount of the resource throughout their execution. In this thesis, we propose to treat a scheduling problem in wich tasks have a variable duration and a variable resource consumption profile. This profile, which may vary over time, is a decision variable of the problem on wich depends the ruration of the associated task. Furthermore, we consider linear and nonlinear efficiency functions to represent resource usage, which makes more complex the problem and permits the modeling of energy transfers. For this NP-complete problem, we present several properties allowing us to derive models and solution methods. These solution methods are divided into two parts. The first part studies the problem from the perspective of Constraint Programmming and several methods derived from this paradigm are detailed, among which new developments on energetic reasoning for the considered problem. The second part of the thesis, dedicated to Mixed Integer Linear Programming approches, presents several models, including a novel continuous time model based on events as well theoretical analysis of the models and improvement of theses techniques. Finally, experiments show the relative effectiveness of the results presented in this thesis.

Étant donné un processus physique linéaire dont nous connaissons les équations d'évolution nous pouvons décrire son évolution par un certain nombre d'équations différentielles linéaires. Cette forme mathématique est souvent inexploitable, c'est pourquoi l'on préfère mettre le système sous forme d'équations d'états ou de fonction de transfert ; si le système est à commande échantillonnée on adopte une formulation matricielle dans l'espace d'état. L'une ou l'autre de ces formulations sont équivalentes et le choix ne dépend que des conclusions qui doivent être tirées sur l'évolution du système soumis à une certaine commande. Tout système, quelles que soient ses performances, est inutilisable s'il est instable ou s'il ne peut pas être stabilisé par adjonction d'un correcteur d'où l'importance primordiale d'une étude de stabilité. 11 existe un très grand nombre de méthodes d'étude de la stabilité des systèmes linéaires ; citons pour mémoire la méthode de Routh-hurwitz, les critères de Bode et de Nyquist ... Ces méthodes conviennent parfaitement pour des systèmes d'ordre peu élevé mais deviennent inexploitables, sans calculateur, pour des systèmes plus complexes. Le but de l'étude qui va suivre est de choisir un critère de stabilité s'adaptant au calcul numérique à partir duquel nous élaborerons divers programmes permettant de conclure sur la stabilité des systèmes (jusqu'à l'ordre 14) quelle que soit leur formulation ; rappelons qu'un système peut se mettre sous forme d'équations d'état, de fonction de transfert, d'équations différentielles.

Dans cette thèse, nous étudions la structure asymptotique de la gravité à trois dimensions d’espace-temps avec et sans constante cosmologique.La première partie de la thèse présente en détails les propriétés fondamentales de la gravité à trois dimensions pour des espaces à constante cosmologique négative, ou espaces de types Anti-de Sitter (AdS). Nous introduisons le formalisme de Chern-Simons pour la gravité en utilisant la formulation dite du premier ordre pour cette dernière. Nous présentons également les conditions aux bords dites de Brown-Henneaux et le calcul associé de l’algèbre des charges de surface. Enfin, nous décrivons les étapes de la réduction du modèle de Chern-Simons à un modèle de Wess-Zumino-Witten puis à celui d’une théorie de Liouville. La relevance de cette théorie dans le calcul microscopique de l’entropie d’un trou noir à trois dimensions est également discutée.La seconde partie de la thèse contient les contributions originales. Tout d’abord, nous étendons l’analyse de la dynamique asymptotique de la supergravité à trois dimensions au cas d’une constante cosmologique nulle. Nous montrons que l’algèbre des charges de surface associée est une extension supersymétrique de l’algèbre BMS, et construisons la théorie bidimensionnelle située au bord de l’espace-temps qui possède cette symétrie. Le second résultat est l’obtention d’une symétrie de dimension infinie au voisinage de l’horizon d’événements d’un trou noir tridimensionnel non extrême. Troisièmement, nous discutions le cas d’une constante cosmologique positive et montrons l’existence d’une théorie de Liouville euclidienne duale à la gravité d’Einstein avec des conditions aux bords de Dirichlet dans le patch statique. Enfin, nous explorons un autre cadre dans lequel des symétries de dimension infinie apparaissent pour des espaces temps qui non sont pas du type Anti-de Sitter. Nous considérons pour cela des déformations de ces derniers, connus sous le nom d’espaces-temps Warped Anti-de Sitter. Nous montrons que ces déformations admettent une algèbre de surface donnée par une somme semi-direct entre une algèbre de Virasoro et une algèbre affine de Kac-Moody, avec extensions centrales non nulles. Nous montrons que les configurations du trou noir hôte des espaces-temps Warped s’organisent en termes de deux algèbres de Virasoro. Nous identifions les générateurs associés qui décrivent les représentations de la théorie duale et, en appliquant une formule de Cardy, nous prouvons qu’un calcul microscopique reproduit correctement l’entropie de ces trous noirs. Nous étendons ce résultat à des conditions aux bords plus générales qui incluent de nouvelles solutions associés à des degrés de liberté locaux, des gravitons massifs contenus dans le volume d’espace-temps. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In this work, we focus on two kinds of problems involving the proximity of geometric objects. The first part revolves around intersection detection problems. In this setting, we are given two (or more) geometric objects and we are allowed to preprocess them. Then, the objects are translated and rotated within a geometric space, and we need to efficiently test if they intersect in these new positions. We develop representations of convex polytopes in any (constant) dimension that allow us to perform this intersection test in logarithmic time.In the second part of this work, we turn our attention to facility location problems. In this setting, we are given a set of sites in a geometric space and we want to place a facility at a specific place in such a way that the distance between the facility and its farthest site is minimized. We study first the constrained version of the problem, in which the facility can only be place within a given geometric domain. We then study the facility location problem under the geodesic metric. In this setting, we consider a different way to measure distances: Given a simple polygon, we say that the distance between two points is the length of the shortest path that connects them while staying within the given polygon. In both cases, we present algorithms to find the optimal location of the facility.In the process of solving facility location problems, we rely heavily on geometric structures called Voronoi diagrams. These structures summarize the proximity information of a set of ``simple'' geometric objects in the plane and encode it as a decomposition of the plane into interior disjoint regions whose boundaries define a plane graph. We study the problem of constructing Voronoi diagrams incrementally by analyzing the number of edge insertions and deletions needed to maintain its combinatorial structure as new sites are added. / Option Informatique du Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished