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

Le but de ce travail était de fournir un cadre cohérent pour le traitement des problèmes de contact en utilisant une discrétisation de type noeud à segment. Trois aspects principaux de la mécanique numérique du contact ont été particulièrement considérés : la description de la géométrie, le problème de détection de contact et les techniques de résolution. Le manuscrit contient cependant une présentation complète de la mécanique du contact et des algorithmes numériques qui lui sont attachés. Un nouveau formalisme mathématique -- les s-structures -- est employé dans l'ensemble de la thèse. Il fournit un cadre de formulation intrinsèque qui permet d'exprimer de façon compacte un grand nombre de problèmes de mécanique et de physique. La thèse propose plusieurs idées originales et des extensions des techniques classiques, qui ont toutes été mises en œuvre dans le code de calcul par éléments finis ZéBuLoN (ZSeT). Plusieurs études de cas, présentées dans la thèse, viennent démontrer les performances et la robustesse des méthodes numériques utilisées pour la détection et la résolution.

Les systèmes de recherche d’information utilisent généralement une multitude de fonctionnalités pour classer les documents. Néanmoins, un élément reste essentiel pour le classement, qui est les modèles standards de recherche d’information.Cette thèse aborde une limitation fondamentale des modèles de recherche d’information, à savoir le problème de la disparité des termes <Term Mismatch Problem>. Le problème de la disparité des termes est un problème de longue date dans la recherche d'informations. Cependant, le problème de la récurrence de la disparité des termes n'a pas bien été défini dans la recherche d'information, son importance, et à quel point cela affecterai les résultats de la recherche. Cette thèse tente de répondre aux problèmes présentés ci-dessus.Nos travaux de recherche sont rendus possibles par la définition formelle de la probabilité de la disparité des termes. Dans cette thèse, la disparité des termes est définie comme étant la probabilité d'un terme ne figurant pas dans un document pertinent pour la requête. De ce fait, cette thèse propose des approches pour réduire la probabilité de la disparité des termes. De plus, nous confortons nos proposions par une analyse quantitative de la probabilité de la disparité des termes qui décrit de quelle manière les approches proposées permettent de réduire la probabilité de la disparité des termes tout en conservant les performances du système.Au première niveau, à savoir le document, nous proposons une approche de modification des documents en fonction de la requête de l'utilisateur. Il s'agit de traiter les termes de la requête qui n'apparaissent pas dans le document. Le modèle de document modifié est ensuite utilisé dans un modèle standard de recherche afin d'obtenir un modèle permettant de traiter explicitement la disparité des termes.Au second niveau, à savoir la requête, nous avons proposé deux majeures contributions.Premièrement, nous proposons une approche d'expansion de requête sémantique basée sur une ressource collaborative. Nous concentrons plutôt sur la structure de ressources collaboratives afin d'obtenir des termes d'expansion intéressants qui contribuent à réduire la probabilité de la disparité des termes, et par conséquent, d'améliorer la qualité de la recherche.Deuxièmement, nous proposons un modèle d'expansion de requête basé sur les modèles de langue neuronaux. Les modèles de langue neuronaux sont proposés pour apprendre les représentations vectorielles des termes dans un espace latent, appelées <Distributed Neural Embeddings>. Ces représentations vectorielles s'appuient sur les relations entre les termes permettant ainsi d'obtenir des résultats impressionnants en comparaison avec l'état de l'art dans les taches de similarité de termes. Cependant, nous proposons d'utiliser ces représentations vectorielles comme une ressource qui définit les relations entre les termes.Nous adaptons la définition de la probabilité de la disparité des termes pour chaque contribution ci-dessus. Nous décrivons comment nous utilisons des corpus standard avec des requêtes et des jugements de pertinence pour estimer la probabilité de la disparité des termes. Premièrement, nous estimons la probabilité de la disparité des termes à l'aide les documents et les requêtes originaux. Ainsi, nous présentons les différents cas de la disparité des termes clairement identifiée dans les systèmes de recherche pour les différents types de termes d'indexation. Ensuite, nous indiquons comment nos contributions réduisent la probabilité de la disparité des termes estimée et améliorent le rappel du système.Des directions de recherche prometteuses sont identifiées dans le domaine de la disparité des termes qui pourrait présenter éventuellement un impact significatif sur l'amélioration des scénarios de la recherche. / Even though modern retrieval systems typically use a multitude of features to rank documents, the backbone for search ranking is usually the standard retrieval models.This thesis addresses a limitation of the standard retrieval models, the term mismatch problem. The term mismatch problem is a long standing problem in information retrieval. However, it was not well understood how often term mismatch happens in retrieval, how important it is for retrieval, or how it affects retrieval performance. This thesis answers the above questions.This research is enabled by the formal definition of term mismatch. In this thesis, term mismatch is defined as the probability that a term does not appear in a document given that this document is relevant. We propose several approaches for reducing term mismatch probability through modifying documents or queries. Our proposals are then followed by a quantitative analysis of term mismatch probability that shows how much the proposed approaches reduce term mismatch probability with maintaining the system performance. An essential component for achieving term mismatch probability reduction is the knowledge resource that defines terms and their relationships.First, we propose a document modification approach according to a user query. The main idea of our document modification approach is to deal with mismatched query terms. While prior research on document enrichment provides a static approach for document modification, we are concerned to only modify the document in case of mismatch. The modified document is then used in a standard retrieval model in order to obtain a mismatch aware retrieval model.Second, we propose a semantic query expansion approach based on a collaborative knowledge resource. We focus on the collaborative resource structure to obtain interesting expansion terms that contribute to reduce term mismatch probability, and as a result, improve the effectiveness of search.Third, we propose a query expansion approach based on neural language models. Neural language models are proposed to learn term vector representations, called distributed neural embeddings. Distributed neural embeddings capture relationships between terms, and they obtained impressive results comparing with state of the art approaches in term similarity tasks. However, in information retrieval, distributed neural embeddings are newly started to be exploited. We propose to use distributed neural embeddings as a knowledge resource in a query expansion scenario.Fourth, we apply the term mismatch probability definition for each contribution of the above contributions. We show how we use standard retrieval corpora with queries and relevance judgments to estimate the term mismatch probability. We estimate the term mismatch probability using original documents and queries, and we figure out how mismatch problem is clearly found in search systems for different types of indexing terms. Then, we point out how much our contributions reduce the estimated mismatch probability, and improve the system recall. As a result, we present how the modified document and query representations contribute to build a mismatch aware retrieval model that mitigate term mismatch problem theoretically and practically.This dissertation shows the effectiveness of our proposals to improve retrieval performance. Our experiments are conducted on corpora from two different domains: medical domain and cultural heritage domain. Moreover, we use two different types of indexing terms for representing documents and queries: words and concepts, and we exploit several types of relationships between indexing terms: hierarchical relationships, relationships based on a collaborative resource structure, relationships defined on distributed neural embeddings.Promising research directions are identified where the term mismatch research may make a significance impact on improving the search scenarios.

La première mesure du spectre en phi*_eta du boson Z à 7 TeV a été réalisée dans cette thèse. Cette variable permet de sonder la dynamique de production des Z de façon fine. L'échantillon complet des données enregistrées par ATLAS en 2011 a été utilisé ce qui correspond à 4.7/fb de luminosité intégrée. Les résultats de cette mesure sont publiés dans la Ref. [18] fondé sur la note interne Ref. [69]. La section efficace différentielle de Z->ee en fonction phi*_eta a été mesurée et comparée aux calculs perturbatifs à ordre fixé, avec/sans resommation pour la région des petits phi*_eta. Le code RESBOS fournit la meilleure description des données, cependant il est incapable de reproduire, à mieux de 4%, la forme détaillée de la section efficace mesurée. La section efficace différentielle a également été comparée aux prédictions de différents générateurs Monte Carlo interfacés avec un algorithme de parton shower. Les meilleures descriptions du spectre en phi*_eta mesuré sont données par les générateurs SHERPA et POWHEG+PYTHIA8. La mesure précise de la section efficace différentielle en phi*_eta fournit des informations précieuses pour l'ajustement des codes Monte Carlo. La précision expérimentale typique de cette mesure (~0.5%) est dix fois meilleure que la précision des calculs théoriques et elle est donc aussi précieuse pour contraindre la théorie. La mesure du spectre en ptZ a également été faite pour quantifier l'incertitude systématique de cette mesure en utilisant la grande statistique de l'échantillon de données. Cela permet de comparer deux mesures qui traitent de l'impulsion transverse du boson Z. Dans la plupart du domaine en phi*_eta l'incertitude systématique de la mesure de ptZ est deux fois plus grande que celle de la mesure de phi*_eta. Cette comparaison confirme l'intérêt de la variable phi*_eta. Les résultats présentés dans cette thèse ont beaucoup d'implications pour les études futures. Ajustant les générateurs Monte Carlo en utilisant les résultats de la mesure précise du spectre en phi*_eta minimisera l'incertitude sur leurs paramètres. Une mesure de la section efficace doublement différentielle en ptZ et phi*_eta est intéressante pour mieux comprendre la corrélation entre ces deux variables. La mesure précise du spectre en ptZ utilisant la variable phi*_eta peut être appliquée au spectre en ptW et on sait que des mesures plus fines du ptW sont importante pour une détermination précise de la masse du boson W. De plus, une compréhension précise du spectre en ptZ est importante pour comprendre les propriétés cinématiques de la production du boson de Higgs.

La première mesure du spectre en phi*_eta du boson Z à 7 TeV a été réalisée dans cette thèse. Cette variable permet de sonder la dynamique de production des Z de façon fine. L’échantillon complet des données enregistrées par ATLAS en 2011 a été utilisé ce qui correspond à 4.7/fb de luminosité intégrée. Les résultats de cette mesure sont publiés dans la Ref. [18] fondé sur la note interne Ref. [69]. La section efficace différentielle de Z->ee en fonction phi*_eta a été mesurée et comparée aux calculs perturbatifs à ordre fixé, avec/sans resommation pour la région des petits phi*_eta. Le code RESBOS fournit la meilleure description des données, cependant il est incapable de reproduire, à mieux de 4%, la forme détaillée de la section efficace mesurée. La section efficace différentielle a également été comparée aux prédictions de différents générateurs Monte Carlo interfacés avec un algorithme de parton shower. Les meilleures descriptions du spectre en phi*_eta mesuré sont données par les générateurs SHERPA et POWHEG+PYTHIA8. La mesure précise de la section efficace différentielle en phi*_eta fournit des informations précieuses pour l’ajustement des codes Monte Carlo. La précision expérimentale typique de cette mesure (~0.5%) est dix fois meilleure que la précision des calculs théoriques et elle est donc aussi précieuse pour contraindre la théorie. La mesure du spectre en ptZ a également été faite pour quantifier l’incertitude systématique de cette mesure en utilisant la grande statistique de l’échantillon de données. Cela permet de comparer deux mesures qui traitent de l’impulsion transverse du boson Z. Dans la plupart du domaine en phi*_eta l’incertitude systématique de la mesure de ptZ est deux fois plus grande que celle de la mesure de phi*_eta. Cette comparaison confirme l’intérêt de la variable phi*_eta. Les résultats présentés dans cette thèse ont beaucoup d’implications pour les études futures. Ajustant les générateurs Monte Carlo en utilisant les résultats de la mesure précise du spectre en phi*_eta minimisera l’incertitude sur leurs paramètres. Une mesure de la section efficace doublement différentielle en ptZ et phi*_eta est intéressante pour mieux comprendre la corrélation entre ces deux variables. La mesure précise du spectre en ptZ utilisant la variable phi*_eta peut être appliquée au spectre en ptW et on sait que des mesures plus fines du ptW sont importante pour une détermination précise de la masse du boson W. De plus, une compréhension précise du spectre en ptZ est importante pour comprendre les propriétés cinématiques de la production du boson de Higgs. / The first measurement of the phi*_eta spectrum of Z bosons at 7 TeV of pp collisions has been studied in this thesis, which is an alternative way to probe the transverse momentum of Z bosons. The full data sample recorded by the ATLAS detector during 2011 run of the LHC was used, which corresponds with 4.7/fb integrated luminosity. The results of this measurement were reported in Ref. [18] supported by the internal note in Ref. [69]. The differential cross section of Z->ee as a function of phi*_eta has been measured and compared to fixed order perturbative QCD calculations with/without a resummation for the low phi*_eta region. Calculations using RESBOS provide the best descriptions of the data. However, they are unable to reproduce the detailed shape of the measured cross section to better than 4%. The differential cross section was also compared to predictions from different Monte Carlo generators interfaced to a parton shower algorithm. The best descriptions of the measured phi*_eta spectrum are provided by SHERPA and POWHEG+PYTHIA8 Monte Carlo event generators. The precise measurement of the differential cross section as a function of phi*_eta provides valuable information for the tuning of MC generators. The typical experimental precision of this measurement (~0.5%) is ten times better than the typical theoretical precision and therefore is valuable to constrain the theoretical predictions further. The ptZ measurement has been also studied to quantify the systematic uncertainty of this measurement using the high statistic data sample. This allows to compare two measurements which both address the physics issues of the Z transverse momentum. In most of the phi*_eta range, the systematic uncertainty of the ptZ measurement is two times larger than the one of the phi*_eta measurement. This comparison confirms the interest for the phi*_eta variable. The measurements presented in this thesis has many implications for future studies. Tuning MC generators using the result of the precise measurement of the phi*_eta spectrum will minimize the uncertainty on the tuned parameters. A double differential cross section measurement as a function of ptZ and phi*_eta is interesting to understand the correlation between ptZ and phi*_eta variables. The precise measurement of the ptZ spectrum using the new variable phi*_eta can be applied to ptZ. More precise measurement of ptZ are important to obtain precise measurements of the W mass. In addition, a precise understanding of the ptZ spectrum is important to understand kinematic properties of Higgs boson production.