identifier: Ghazi Zadeh, L. (2018). Freeze-Dried Chitosan Platelet-Rich Plasma Mixtures for Knee Meniscus Repair  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les maladies musculo-squelettiques constituent un problème important dans la pratique orthopédique. Les pathologies méniscales font partie des blessures les plus fréquentes au genou de l'articulation fémorotibiale, ce qui pose un défi unique aux chirurgiens orthopédistes et constitue une source majeure d'invalidité dans le monde. Le ménisque est un tissu complexe fibrocartilagineux qui absorbe les chocs lorsque les forces sont transmises au compartiment articulaire. Le taux et la réussite de guérison sont limités par les caractéristiques des déchirures, l'état chronique ou aigu, le profil du patient et la stabilité des articulations. Les techniques et traitements actuels de guérison ne sont efficaces que pour les lésions des zones vasculaires externes du ménisque, tandis que la guérison des lésions dans les zones avasculaires internes du ménisque demeure difficile, en particulier dans les cas de déchirures complexes ou traumatiques et dégénératives. La méniscectomie arthroscopique est la chirurgie du genou là couramment effectuée. Elle génère souvent une instabilité fonctionnelle à long terme et finit par évoluer vers une arthrose précoce du genou. La guérison du ménisque et les allogreffes constituent un traitement alternatif à la méniscectomie. Le fardeau clinique et financier important de l'arthrose pousse les scientifiques à étudier des stratégies d'augmentation et de régénération pour stimuler la réponse tissulaire du ménisque. Tout le processus de développement du produit, l'innocuité et l'efficacité des implants médicaux doivent être testés sur des modèles animaux précliniques avant l'application en clinique. Déterminer le modèle animal le plus approprié pour étudier les mécanismes et les processus de guérison du ménisque est essentiel. Ainsi, les grands modèles animaux qui reproduisent la fonction biomécanique, l'anatomie et la composition du ménisque humain sont intéressants et pertinents. Les ovins sont l'un des modèles bien établis d'évaluation préclinique des outils de remplacement et de guérison du ménisque. Mon objectif initial était d'effectuer une revue de la littérature portant sur les traitements actuels pour les lésions du ménisque, ainsi que les stratégies d'augmentation les plus courantes pour augmenter le taux de guérison du ménisque telles que la tréphination, l'abrasion synoviale, l'injection de plasma-riche en plaquettes (PRP) et l'enrobage à l'aide de matériaux de matrice extracellulaire. J'ai également discuté pourquoi des implants de chitosane et de composés sanguins autologues seraient en mesure d'améliorer la guérison du ménisque. Cette revue couvrant les algorithmes de traitement des lésions du ménisque m'a guidée vers une meilleure conception de mes recherches expérimentales au cours de mon doctorat. L'utilisation de PRP autologue a été proposée pour des applications cliniques potentielles, en raison de sa simplicité d'isolation et de sa disponibilité. Le chitosane possède des effets thérapeutiques bénéfiques dans le contexte de pathologies orthopédiques. Des essais comparatifs randomisés et contrôlés sont nécessaires dans le domaine de la guérison du ménisque pour améliorer les symptômes chez les patients, la fonction articulaire et la qualité de vie. Il a été démontré que les formulations lyophilisées de chitosane (CS) pouvant être solubilisées dans du PRP améliorent la guérison du cartilage et de la coiffe des rotateurs dans des modèles animaux précliniques. Ces études m'ont motivé et m'ont amené à évaluer les mécanismes d'action et le processus de guérison induits par le chitosane-PRP dans un contexte de guérison des ménisques. Nos études in vivo nous ont permis d'affiner le modèle de mouton afin de se rapprocher de l'état pathologique de la maladie articulaire chez l'homme. Nous avons découvert qu'augmenter la guérison du ménisque en utilisant des implants hybrides chitosan-PRP en combinaison avec des sutures, la tréphination et l'abrasion est bénéfique et sans danger pour les traitements des anomalies méniscales complexes, ce qui pourrait prévenir l'apparition précoce de l'arthrose à long terme. Cependant, des travaux futurs sont nécessaires pour améliorer davantage les propriétés régénératrices, comprendre les mécanismes en jeu et évaluer l'effet des implants à long terme. Nous avons effectué une observation clinique, évalué la rétention des implants, une évaluation microscopique et macroscopique du ménisque, de la membrane synoviale et du cartilage et avons effectué une cartographie électromécanique des surfaces du cartilage articulaire, à 3 semaines, 6 semaines et 3 mois après la chirurgie. Nos hypothèses de départ pour ces études pilotes de faisabilité étaient les suivantes : 1) La réparation du ménisque serait améliorée par l'application de CS-PRP aux lésions, mais pas par l'application de PRP uniquement ; 2) Que la guérison seraient améliorés en utilisant des implants CS-PRP en conjonction avec la technique d'enrobage par rapport aux implants CS-PRP injectés dans le site de la lésion ou en enrobant seulement. Nous avons constaté que le modèle de lésion unilatérale permettait aux animaux de protéger le genou traité contre la mise en charge postopératoire et d'améliorer le taux de réussite de 25 à 50% par rapport au modèle bilatéral. Les brebis boitaient de façon intermittente quelques semaines après le traitement, peu importe lequel. Les implants de chitosane-PRP résidaient en partie dans les lésions et les canaux de tréphination un jour après la chirurgie. Les lésions étaient visibles macroscopiquement au moment de la nécropsie à 1 jour, 3, 6 semaines et 3 mois et les bords des lésions étaient généralement bien apposés. Un tissu de guérison rougeâtre et des signes de néovascularisation étaient visibles dans les genoux traités au chitosane-PRP à 6 semaines et à 3 mois et les hybrides induisaient le recrutement cellulaire de la périphérie vascularisée du ménisque vers les canaux de tréphination. Une intégration partielle et totale entre le tissu de guérison et le tissu méniscal d'origine a été réalisée dans ces genoux traités. De plus, les implants CS-PRP ont été bien tolérés dans l'environnement du genou et aucune preuve d'effet indésirable n'a été observée pendant la période de suivi. L'ajout d'une technique d'enrobage utilisant la matrice de membrane de collagène Chondro-Gide en conjonction avec des implants CS-PRP ou avec du PRP seul n'a pas amélioré la guérison. En résumé, nos données suggèrent que les implants de chitosane-PRP pourraient à eux seuls résoudre efficacement les limitations actuelles de la guérison du ménisque et posséderaient un potentiel plus grand que le PRP seul pour améliorer les résultats de la guérison et restaurer la fonction du ménisque. Notre troisième objectif était d'évaluer 1) La compatibilité des formulations de chitosane lyophilisées avec différents types de systèmes PRP commercialisés, et 2) De définir une gamme de degrés de désacétylation du chitosan (DDA) et le poids moléculaire moyen en nombre (Mn) qui produiraient des formulations lyophilisées avec des caractéristiques de performance satisfaisantes pour applications orthopédiques. Nos hypothèses de départ étaient les suivantes : 1) Les formulations de chitosan devraient être facilement solubles dans les PRPs du commerce, présenter des propriétés visqueuses et coaguler en temps voulu pour produire des caillots de chitosan-PRP hybrides homogènes qui résistent à la rétraction et sont forts mécaniquement, et 2). Bien que les différents systèmes de préparation de PRP produiraient des PRP ayant des propriétés variables, toutes les préparations de PRP seraient compatibles avec cette technologie. Des formulations contenant 1% m/v de CS, 1% m/v de tréhalose (lyoprotecteur), 42,2 mM de CaCl2 (activateur de la coagulation) ont été préparées avec cinq chitosanes différents. Sept préparations différentes de PRP ont été utilisées pour solubiliser les formulations, notamment : 1) Arthrex Angel fixé à 2% d'hématocrite, 2) Arthrex Angel fixé à 7% d'hématocrite, 3) Harvest SmartPrep 2, 4) RegenLab RegenKit-BCT, 5) RegenLab RegenKit- THT, 6) système de double seringue Arthrex ACP, et 7) système ACE EZ-PRP. La performance des formulations de chitosane-PRP ont été évaluées via la solubilité, le pH et l'osmolalité, les propriétés de coagulation avec la thromboélastographie, les propriétés de coagulation avec une méthode Lee-White modifiée, la viscosité, l'expression des liquides, la résistance mécanique du caillot et l'homogénéité du caillot. L'évaluation macroscopique des formulations lyophilisées a montré qu'elles étaient toutes blanches, homogènes et légèrement rétractées des parois de la fiole après la lyophilisation. Les formulations lyophilisées ont facilement pû être solubilisées avec toutes les préparations de PRP. Les formulations de CS-PRP étaient plus visqueuses que leurs contrôles de PRP, ce qui est attrayant pour une une injection in vivo. Dans le test de coagulation statique, tous les contrôles PRP coagulaient, exprimaient du sérum, se rétractaient et perdaient leur masse de manière significative, tandis que les caillots CS-PRP résistaient à la rétraction du caillot induite par les plaquettes. Les résultats histologiques ont révélé que la dispersion de CS était homogène dans les caillots de CS-PRP. Notre quatrième objectif était d'optimiser et de réduire de 3 à 1 ou 2 jours le cycle de lyophilisation (FD) traditionnellement utilisé dans notre laboratoire, et d'évaluer les performances du produit avec du PRP humain et du plasma commercial. Nos hypothèses de départ étaient les suivantes : 1) Le cycle de lyophilisation des formulations CS peut être optimisé pour minimiser le temps de lyophilisation global de 3 à 1-2 jours afin de produire des formulations lyophilisées stables, 2) Les formulations lyophilisées préparés avec le cycle de lyophylisation plus court seraient solubles dans le PRP humain, seraient visqueuses et coaguleraient rapidement pour produire des caillots hybrides homogènes forts mécaniquement. 3) Du plasma citraté commercial peut être utilisé pour évaluer les performances de la formulation. Des formulations contenant 1% m/v de chitosane DDA 82-84% Mn 45-55 kDa avec 1% m/v de tréhalose et 42,2 mM de CaCl2 ont été préparées pour lyophilisation. La même méthodologie que celle décrite ci-dessus a été utilisée pour évaluer la performance des formulstions lyophilisés. Les formulations lyophilisées ont été solubilisés soit dans du PRP humain citraté soit dans du plasma commercial pour évaluer différentes caractéristiques. Les formulations de CS-PRP étaient plus visqueuses que leurs contrôles de PRP et de plasma. La thromboélastographie a révélé que le temps de réaction du caillot était plus court pour les formulations de chitosane-PRP. De plus, les formulations de chitosane-PRP ont résisté à la rétraction du caillot induite par les plaquettes, tandis que les contrôles PRP ont perdu jusqu'à 80% de leur masse d'origine après coagulation. Les résultats histologiques ont montré que le chitosane était dispersé de manière homogène dans les caillots de CS-PRP. En résumé, nos études pilotes de faisabilité chez le mouton ont montré des résultats prometteurs pour la guérison des lésions complexes par injection de chitosan-PRP, qui pourraient potentiellement être utilisé chez l'homme dans l'avenir. Nous avons raffiné le modèle animal et montré que les animaux pouvaient supporter les implants pendant toute la durée de l'étude sans effet délétère sur le compartiment articulaire, ce qui suggère une innocuité. De plus, les formulations lyophilisées de chitosane se sont révélées compatibles avec plusieurs PRP isolés avec des systèmes commerciaux. Enfin, l'optimisation du cycle de lyophilisation de 3 à 1 jour a été réalisée avec succès et les formulations se sont comportées comme prévu lorsqu'elles étaient solubilisées dans du PRP ou du plasma.  ABSTRACT: Musculoskeletal diseases are a significant problem in orthopedic practice. Meniscal pathologies conditions are among the most frequent knee injuries of the femorotibial joint posing a unique set of challenges for orthopedic surgeons and are a leading source of disability worldwide. The meniscus is a fibrocartilage complex tissue that acts as shock absorbent for forces transmitted over the joint compartment. The rate of healing and success of current surgical meniscus repair are limited by the tear properties, chronic or acute state, patient profile, and joint stability. Current repair techniques and treatments are only effective for defects in outer vascular zones of meniscus while healing of the lesion in the inner avascular zones of menisci remains a significant and present challenge, especially in cases of complex or traumatic and degenerative tears. Arthroscopic meniscectomy is the most common knee surgery which often leads to long-term functional instability and eventually progresses to early knee osteoarthritis (OA). Meniscus repair and allografts have been gaining attention as alternatives to meniscectomy. The significant clinical and financial burden of OA drives scientists to investigate augmentation and regenerative strategies for stimulation of menisci tissue response.  All the product development process, safety, and efficacy of medical implants need to be tested in preclinical animal models before the application for clinical translation. Determining of the most suitable animal proxy for investigation of mechanisms and process of meniscus healing to the human joint is a necessity. Thereby, large animal models which duplicate human meniscus biomechanical function, anatomy, and composition are more translatable to clinical practice. Ovine is one of the well-established models for preclinical assessment of meniscus replacement and repair tools.  My initial objective was to review the literature and discuss the current clinical management guidelines for primary meniscus repair techniques as well as the most current augmentation strategies to enhance the rate of meniscus healing by using trephination, synovial rasping, abrasion, blood clot placement, platelet-rich plasma (PRP) injections, and wrapping with extracellular matrix materials. I also discussed the rationale for using chitosan polymer and autologous blood component implants to improve meniscus repair. Performing such a review covering treatment algorithms of meniscus lesions guided me to better design my experimental research using polymer-autologous blood component implants to improve meniscus repair during my Ph.D. Autologous PRP is widely used as a source of growth factors in different medical fields. Chitosan (CS) has documented beneficial therapeutic effects in context of orthopedics pathologies. Further randomized and controlled comparative trials are necessary in the field of meniscus and cartilage repair for improving symptoms in patients, joint function, and quality of life. Freeze-dried formulations of CS that can be solubilized in PRP have been shown to improve repair of cartilage and rotator cuff in preclinical small and large animal models. This motivated and drove me to assess mechanisms of action and repair process by using of chitosan-PRP in the context of fibrocartilage menisci repair in sheep as a relevant large animal model.  Our in vivo studies allowed us to refine the sheep model in order to be relevant to the pathological condition of joint disease found in the humans. We discovered that augmenting meniscus repair by using chitosan-PRP hybrid implants in combination with sutures, trephination, and rasping is beneficial and safe for treatments of complex menisci defects which could have the potential to prevent early onset of OA in the long-term. However, future work is necessary to further enhance regenerative properties, understand the mechanisms involved, and evaluate the effect of the implants in the long-term. We performed clinical observation, assessed implant retention, microscopic and macroscopic evaluation of meniscus, synovium and cartilage and electromechanical mapping of articular cartilage surfaces, at 3 weeks, 6 weeks, and 3 months post-surgery. Our original hypotheses for these feasibility pilot studies were that I. Meniscus repair would be improved by the application of CS-PRP to the tears, but not by application of PRP alone, and II. That repair outcomes would be improved by using CS-PRP implants in conjunction with the wrapping technique over CS-PRP implants injected in the tear site alone or wrapping alone. We found that the unilateral tear model allowed the animals to protect the treated knee from weight-bearing post-operative and improved success rate from 25 to 50% compared to the bilateral model. The sheep had some intermittent lameness for the a few weeks post- treatment which was not specific to any treatment. The chitosan-PRP implants were partly resident in the tears and trephination channels at 1-day post-surgery. The tears were macroscopically visible at the time of necropsy at 1 day, 3, 6 weeks and 3 months and the edges of the tears were usually well apposed. A reddish repair tissue and signs of neo-vascularization were visible in chitosan-PRP treated knee at 6 weeks and 3 months and hybrids induced cell recruitment from the vascularized periphery of the menisci towards the trephination channels. Partial and total integration between the repair tissue and the original meniscal tissue was achieved in these treated knees. In addition, CS-PRP implants were well-tolerated in the knee environment and evidences of adverse effect did not observe during the follow-up period. Addition of wrapping technique by using of collagen membrane matrix of Chondro-Gide in conjunction with CS-PRP implants or PRP alone did not improve repair. In summary, our data suggest that chitosan-PRP implants by themselves could be efficient in overcoming the current limitations of meniscus repair and have several regenerative features that reveal a greater potential than PRP alone to improve repair outcomes and restore meniscus function.  Our third aim was to assess I. The compatibility of freeze-dried chitosan formulations with different types of commercially marketed PRP systems, and II. Define a range of chitosan degree of deacetylation (DDA) and the number average molecular weight (Mn) that would yield freeze-dried formulations with satisfactory performance characteristics for clinical orthopedic conditions. Our starting hypothesis was that I. Chitosan formulations should be soluble and easily reconstituted in commercial PRPs, have paste-like properties and coagulate in a timely fashion to produce homogenous hybrid chitosan-PRP clots that resist retraction and are mechanically strong, and II. Although the different PRP preparation systems would yield PRPs with varying properties, all PRP preparations would be compatible with this technology. Formulations containing 1% w/v CS, 1% w/v trehalose as lyoprotectant, and 42.2 mM CaCl2 as a clot activator were prepared with five different chitosan, encompassing the low, mid, and high range of DDA and Mn product specifications were freeze-dried. Seven different PRP preparations were used to solubilize the formulations in vitro. Performance characteristics of chitosan-PRP formulations for clotting properties, runniness, liquid expression, paste-like properties, clot mechanical strength, and clot homogeneity were assessed. Also, solubility, pH, and osmolality of all the formulations were measured. Macroscopic assessment of cakes showed all the cakes were white, homogenous, and were slightly retracted from the vial walls following lyophilization. We found that freeze-dried formulations were solubilized with all PRP preparations. CS-PRP formulations were less runny than their corresponding PRP controls demonstrating its paste-like properties for in vivo injection. Assessment by thromboelastography revealed that all CS-PRP formulations had a clot reaction time below 9 minutes. In the static clotting assay, all PRP controls clotted, expressed serum, retracted, and lost their mass significantly, while the CS-PRP clots resisted platelet-mediated clot retraction. Histological results revealed that CS dispersion was homogeneous within CS-PRP clots. Our fourth objective was to optimize and reduce the freeze-drying (FD) cycle which has been historically used in our lab from 3 days to 1 or 2 days and to assess performance of the product with benchtop human PRP and human commercial plasma. Our starting hypotheses were that I. Freeze-drying cycle of CS formulations can be optimized to minimize overall freeze-drying time from 3 days to 1-2 days to produce cakes that will not collapse, II. FD cakes prepared with the shorter freeze-drying cycles would be soluble in benchtop human PRP to yield chitosan-PRP formulations which are paste-like, coagulate rapidly, and produce mechanically strong homogenous hybrid clots, and III. Commercial citrated plasma can be used instead of PRP to assess formulation performance. Formulations containing 1% w/v chitosan DDA 82-84% Mn 45-55 kDa with 1% w/v trehalose and 42.2 mM CaCl2 were prepared for freeze-drying. The same methodology was used as described above to assess performance characteristics of the freeze-dried cakes. The cakes that were non-collapsed were solubilized either in citrated pooled normal plasma or benchtop human PRP to assess different performance characteristics. CS-PRP formulations were less runny than their PRP controls and citrated pooled normal plasma. Data from thromboelastography machine revealed clot reaction time was shorter for chitosan-PRP formulation. Also, chitosan-PRP formulations resisted platelet-mediated clot retraction while PRP controls lost up to 80 % of their original mass in the glass tubes. Histological findings showed that chitosan was homogeneously dispersed within CS-PRP clots.  In summary, our feasibility pilot studies in sheep showed promising results in terms of repair of complex defects by injection of chitosan-PRP that could be potentially translated to humans in the future. We refined the animal model and showed that animals could withstand implants for the duration of study with no deleterious effect to the other joint compartment, which suggests high safety. In addition, the chitosan formulations were shown to be compatible with several PRPs isolated with commercial systems. Lastly, optimization of freeze-drying cycles from 3 days to 1 day was successfully performed and formulations behaved as expected when solubilised in PRP or plasma.


identifier: De Repentigny, C. (2019). Traitement d'une eau souterraine contaminée au nickel et au cobalt par barrières perméables réactives au moyen de briques réfractaires de magnésie-graphite revalorisées.  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: La contamination des eaux souterraines aux métaux lourds est problématique puisque ceux-ci peuvent être toxiques, même à de faibles concentrations. Cette thèse étudie un cas d'eau souterraine contaminée au nickel et au cobalt en Ontario. La contamination est due à la présence à proximité d'un parc de résidus d'une mine de nickel. Les propriétés de l'eau peuvent la qualifier de drainage neutre contaminé avec un pH près de la neutralité (6) et des concentrations de fer (220 mg/l) et de sulfates (2500 mg/l) relativement élevées. Les concentrations de cobalt (0,3 mg/l) et de nickel (4,8mg/l) sont supérieures aux normes applicables de 0,052 et 0,39 mg/l,espectivement.  ABSTRACT: Groundwater contamination with heavy metals is a concern due to their potential toxicity, even at low concentrations. This thesis focuses on the case of a nickel- and cobalt-contaminated groundwater in Ontario. The contamination originates from the presence of a tailings storage area of a nickel mine. The water can be qualified as a contaminated neutral drainage because of its nearneutral pH (6) and relatively high concentrations in iron (200 mg/l) and sulfates (2500 mg/l). The concentrations in cobalt (0.3 mg/L) and nickel (4.8 mg/l) both exceed their respective applicable quality standards of 0.052 and 0.39 mg/l.


identifier: Wielinski, G. (2018). Modélisation des membres et de leur comportement dans un écosystème de services d'autopartage à Montréal  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Cette thèse s'inscrit dans un effort de modélisation du comportement des usagers de l'autopartage appliquée au cas de Montréal. Communauto, opérateur d'autopartage basé stations depuis les années 90, a procédé à l'intégration d'un service d'autopartage en libre-service intégral en 2013 pour son marché de Montréal. Un des aspects différenciateurs de l'autopartage en libre-service intégral, comparé à la formé basée stations, est sa capacité d'effectuer des emprunts sans retour à l'origine. Avec une structure tarifaire et des politiques opérationnelles encourageant l'utilisation des deux modes, le cas de Montréal est particulier étant donné que les deux services sont interdépendants, ce qui crée la notion d'écosystème de services d'autopartage. Ayant un service basé stations plutôt mature dans la région, le nouveau libre-service intégral a quant à lui connu plusieurs phases d'expansion. Débutant avec une flotte de 24 véhicules électriques et une zone de service couvrant essentiellement le Plateau-Mont-Royal, le service appelé Auto-mobile offre aujourd'hui plus de 600 véhicules et couvre une zone de plus de 100 km2. La croissance importante de la popularité de l'autopartage ces dernières années, particulièrement au niveau des services en sens unique (dont le libre-service intégral), ainsi que les caractéristiques du marché de Montréal créent un environnement propice à la recherche sur le comportement des membres. La venue des services en sens unique a incité la littérature à se tourner vers de nouveaux créneaux de recherche, mais également à revoir les attributs associés à l'autopartage basé stations afin d'assurer leur transférabilité vers l'autopartage en libre-service intégral. Donc, dans un contexte où l'objectif structurant de cette thèse est la modélisation du comportement des membres dans un écosystème de services d'autopartage à Montréal, cinq perspectives sont considérées afin de contribuer à l'objectif principal, sous des angles empiriques, méthodologiques et stratégiques. Pour ce faire, le système d'information est composé de données d'enquêtes de type origine-destination ainsi que de données passives (transactionnelles, géolocalisées, GPS, capturées). La première perspective traite de la comparaison entre les membres de l'autopartage et du vélopartage. Exploitant des données d'enquêtes de l'automne 2013, les membres des deux services sont comparés quant à leurs caractéristiques sociodémographiques, de ménage et de comportement de mobilité. L'utilisation de données transactionnelles provenant des opérateurs Bixi et Communauto permet de segmenter les membres selon leur intensité d'usage du service. Entre autres, les résultats montrent que les membres de l'autopartage basé stations ont un niveau de possession automobile inférieur à celui des membres du vélopartage et qu'en plus, ils intègrent davantage le transport en commun et les modes actifs dans leur mobilité. La seconde perspective met en lumière les différences d'utilisation entre véhicules d'une flotte mixte, c'est-à-dire où des véhicules électriques et conventionnels hybrides sont offerts aux membres. À l'aide de données GPS et transactionnelles, deux analyses descriptives sont conduites. La première compare les distributions des deux types de véhicules selon la distance, tandis que l'autre observe l'utilisation spatiale des véhicules. Dans le premier cas, une forte baisse de l'utilisation des véhicules électriques pour des distances de plus de 24 km est observée. Cette constatation s'est transposée dans l'analyse spatiale où l'espace d'activité est inférieur pour les véhicules électriques. Finalement, un modèle de régression logistique est estimé. Ce modèle prend comme variable dépendante le type de véhicule utilisé dans une situation où le membre est confronté à un choix, c'est-à-dire lorsque les deux types de véhicules sont disponibles à moins de 100 mètres l'un de l'autre. La température ambiante (froid), le genre (femme), le niveau de charge du véhicule (faible) ainsi qu'une forte distance de parcours jouent un rôle inhibiteur quant au choix d'emprunt d'un véhicule électrique. En troisième lieu, la perspective stratégique de l'adoption du service par les membres est étudiée. Étant donné la disponibilité des deux services, la dynamique d'adoption par les membres n'est pas triviale. Cette perspective vise à offrir un moyen aux opérateurs, désirant intégrer un nouveau service de type libre-service intégral à leur offre basée stations actuelle, de comprendre la dynamique d'adoption et d'estimer globalement son ampleur. D'abord, une classification des membres est proposée afin de prendre en compte le lieu du domicile du membre, son type d'abonnement, son expérience antérieure avec le service et la date à laquelle il adopte le service. L'adoption est par la suite caractérisée de façon longitudinale au niveau du système, mais également selon la zone d'expansion. Afin de comparer de façon valide les différentes zones entres elles, un exercice de normalisation a eu lieu. Finalement, les données du marché de la ville de Québec sont utilisées afin de comparer le niveau d'adoption à celui de Montréal. Quoique le niveau d'adoption normalisé entre les deux marchés est similaire, l'adoption des nouveaux membres du libre-service intégral est inférieur à celui de Montréal. Un modèle imbriqué en deux temps est proposé à la fin du chapitre. La quatrième perspective se penche sur le comportement spatio-longitudinal des membres. En effet, étant donné le faible niveau de maturité sur la question, les membres sont évalués selon leur utilisation spatiale. En premier, la relation entre les extrémités des emprunts et le domicile du membre est analysée. Puis, l'analyse est reprise, mais cette fois entre les extrémités d'emprunts et les stations de métro afin d'évaluer le potentiel du service à connecter ses usagers au métro. L'enchaînement des emprunts est ensuite examiné avant de terminer sur le rythme de découverte du service (représenté par l'aire occupée par l'agrégation des origines et destinations) et de la récurrence spatiale des lieux d'activités des membres. Plusieurs résultats sont alors exposés, mais la présence d'emprunts symétriques pour la classe de membres utilisant le plus le service retient davantage l'attention. De plus, l'analyse des temps d'activités entre deux emprunts symétriques montre que seuls les membres ayant la plus grande utilisation du libre-service intégral affichent des durées se rapprochant de celles enregistrées pour motif travail. La dernière perspective se concentre à développer une méthode capable d'exploiter correctement les emprunts déduits d'une capture successive des positions des véhicules en libre-service sur un site Internet. Étant donné la disponibilité publique de l'information sur ces véhicules partagés, plusieurs méthodes différentes ont été recensées dans la littérature afin d'exploiter ces données. Celles-ci n'ont toutefois pas été validées à ce jour. Donc, en ayant accès à trois sources de données passives, une méthode en quatre étapes est proposée. De façon sommaire, les données GPS sont employées pour caractériser les emprunts, les données géolocalisées pour modéliser le comportement de réservation a priori d'un véhicule et les données capturées pour être catégorisées à l'aide du modèle multi-logit développé. Les connaissances sur le comportement de l'usager déduites des travaux de recherche de cette thèse ont permis de mieux comprendre la dynamique d'usage des deux systèmes à l'intérieur de l'écosystème d'autopartage de Communauto. Par contre, les connaissances du domaine sont à un niveau où plusieurs questions restent en suspens et donc de futurs travaux sur la question doivent être entrepris. Notamment, il est encouragé d'évaluer les questionnements stratégiques comme les effets qu'apporte un triplet d'offre (densité de véhicules / configuration de la zone de service / politiques opérationnelles et tarifaires) sur le comportement des membres et ce, tout en gardant une perspective d'expansion de service. Également, les questions traitant des impacts et bénéfices traditionnellement explorés pour l'autopartage basé stations doivent être explorés, mais selon un regard qui prend en compte l'interrelation entre les deux services et non pas selon une approche dichotomique traditionnelle.  ABSTRACT: This thesis aims to contribute to carsharing user behaviour body of knowledge by investigating the Montreal case. Communauto, the oldest carsharing operator in North America, proceeded to add a free-floating service to its established station-based solution in 2013. As station-based carsharing is the oldest form of carsharing and the most popular one, one-way solutions as free-floating carsharing stormed the market in the last decade. Those carsharing schemes allow members to perform one-way trips, thus increasing the flexibility of the service. The Montreal market, with both station-based and free-floating solutions integrated under the same operator, has created a unique carsharing ecosystem where both services are interrelated and where members enjoy an increased value proposition. Albeit the fact the station-based service has been pretty well established, the free-floating service, labelled under the name Auto-mobile, started in modest ways with only 24 all-electric vehicles and a service area that covers essentially the Plateau-Mont-Royal borough. Five years later, the service has grown substantially with more than 600 shared vehicles with a service area size of more than 100 km2. Both the increased worldwide carsharing popularity and the Montreal integrated carsharing ecosystem provide unique research opportunities on user behaviour. With the increase of one-way schemes, new field of studies came to light, while fields heavily studied under the station-based paradigm are now meant to be looked over again throught the lense of this new service. Thus, in a context where the main research objective of this thesis has been the modelling of the user behaviour under a unified carsharing ecosystem, five main perspectives have been investigated to contribute to the body of knowledge. To do so, data from origin-destination surveys and passive data streams (transactional, GPS, geo-coded) coming from the carsharing operator Communauto have been used. The first perspective investigates differences between station-based carsharing and bikesharing members. Leveraging two origin-destination travel surveys, members from both services are compared with respect to their socio-demographic features, but also in regards to their household and general mobility behaviours. The use of transactional data from both Communauto and Bixi operators allows to cluster respondents according to their intensity of use. Amongst the results, carsharing members showed a lower car ownership in addition to performing more transit and active trips than bikesharing members. The second perspective compares the differences between electric and hybrid car use inside a mixed free-floating car fleet. With the help of transactional and GPS data, descriptive statistiques are estimated. First, the differences in use between both vehicle types, according to the travelled distance, show a reduction in electric car use for distances above 24 km. On spatial dispersion, activities performed by electric cars are less inclined to be made outside of the service area and also create smaller standard deviational ellipses which means they are more concentrated. Finally, a logit regression model is estimated with the chosen vehicle type as dependent variable in situations where the member has a choice. Cold temperatures, gender (females), car level of charge (low) and expected travel distance (high) are factors lowering the odds ratio to select an electric vehicle. The third perspective investigates the adoption dimension. Being a strategic component for operators, the implementation of a free-floating service in parallel to a station-based service is not trivial. First, a classification of all members is performed to better understand the adoption process. Adoption level is then presented in a longitudinal way showing differences between user types and similarities between zones. Finally, data from the Quebec City market is used to compare the adoption level from both cities. While the adoption is similar, new free-floating member adoption is somewhat underperforming. Potential model components are then suggested to tackle the adoption dimension in regard to insights developed in the study. The fourth perspective aims to better understand the spatio-longitudinal behaviours in a free-floating setting. First, both trip ends are looked over to investigate their relation with the members' home location. Then, the same analysis is picked up, but this time to evaluate the potential usage of the free-floating service to reach to the metro station network. The proportion of symmetric trips in the system is evaluated. Results show that a significant portion of those trips are being made by members with highest levels of service usage. When looking at the inferred activity duration, symmetric trips are being made for shopping/leisure purposes, and also for commuting but only amongst the highest usage class of users. Finally, members' service exposure is analyzed. Results show a constant increase in the area covered by trip ends with a slight decay (after a few periods) in the rate at which a member increases its overall service exposure. The last perspective proposes a new method to assess one-way trips in a free-floating carsharing setting based on a limited web-based harvested dataset. With the need for a member to locate an available shared vehicle, operators disclose vehicle position in real-time. Those car positions are then harvested in a continuous way to deduce trips made in the system. Split in four steps, the proposed method uses GPS, geo-coded and harvested passive data streams. In all, the multi-logit model allows to classify harvested trips into one-way trips, round-trips and one-way trips with stopovers. Results show a relatively good model accuracy, but the model tends to overestimate one-way trips while underestimating one-way trips with stopovers. This method can be used to characterize other services and markets where access to proprietary data is not possible. Contributions from all five perspectives contribute to enrich the body of knowledge on the user behaviours in a carsharing ecosystem setting either from an empirical, methodological or strategic point of view. Contributions are useful for the scientific community, but also for Communauto, for other carsharing operators, and for all actors that are engaged in the mobility aspect of our cities. Nevertheless, the body of knowledge on the subject still needs great attention. Thus, it is recommended looking at strategic issues as the impact of supply on demand to help develop new tools for operators willing to expand their service. Finally, the environmental impact assessment of free-floating solutions should be looked over with an integrated point of view considering the various factors affecting user behavior in a dual-mode carsharing ecosystem.


identifier: Butler, S. (2018). Contrôle et optimisation d'un procédé de fabrication de mousses acoustiques thermodurcissables à porosité ouverte  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans de nombreux domaines industriels tels que l'aéronautique, la construction ou encore les transports, la réduction du bruit revêt un enjeu majeur. Dans le cas des aéroports par exemple, les normes de régulation du bruit sont de plus en plus strictes. Les efforts se multi- plient pour élaborer de nouveaux matériaux et de nouvelles techniques de réduction du bruit. Les industries se tournent ainsi vers des matériaux acoustiques tels que les matériaux poreux à cellules ouvertes, à la fois légers et aux bonnes propriétés d'absorption du son. Toutefois, les procédés de fabrication de ces matériaux sont en général coûteux et les matériaux obtenus présentent un compromis non optimal entre propriétés acoustiques et mécaniques. Le projet de maîtrise a pour but de développer un nouveau procédé de fabrication reposant sur la lixiviation de particules, et dont les matériaux obtenus sont des mousses thermodurcissables alliant de bonnes propriétés acoustiques et mécaniques. Dans un premier temps, les paramètres du procédé ont été identifiés puis étudiés afin d'éva- luer leur influence sur les propriétés des mousses fabriquées. Les contraintes de fabrication des mousses thermodurcissables aux pores interconnectés ont été étudiées pour assurer la faisabilité du procédé. Par la suite, des tendances entre les paramètres du procédé et les propriétés des mousses ont été mises en évidence en variant les paramètres de fabrication. Les valeurs et natures des paramètres procédés ont été élargies à de nouveaux types de ré- sine et de nouvelles tailles de particules afin de définir les limites du procédé. Une méthode de caractérisation inverse, basée sur des mesures acoustiques, a permis de déterminer cinq paramètres physiques, définis par des modèles acoustiques, tels que le modèle de Johnson- Champoux-Allard-Pride-Lafarge utilisé dans cette étude, et qui permettent de caractériser les mousses acoustiques. La caractérisation des mousses a été complétée par des essais mé- caniques en compression. Enfin, la simplicité et la versatilité du procédé ont été confirmées par la fabrication de mousses multicouches. Cette analyse avait pour but de combiner les propriétés acoustiques observées sur les mousses monocouches dans un seul matériau. Des analyses au microscope et au microtomographe à rayons X ont montré que les pores sont interconnectés au sein des matériaux fabriqués, ce qui prouve l'efficacité du procédé à fabriquer de tels matériaux. Les pores sont les empreintes des particules utilisées, assurant ainsi le contrôle de la microstructure.  La porosité et l'épaisseur des mousses reposent sur    la taille des particules, sur le ratio entre la quantité de résine et la quantité de particules, ainsi que sur la pression de compaction. La pression de compaction est apparue comme le paramètre procédé déterminant dans la fabrication des mousses par sa capacité à faire entrer les particules en  contact  et  permettant  ainsi  un  lessivage  complet  des  particules  et  donc  une microstructure à pores interconnectés. Les mousses fabriquées présentent une absorption acoustique sur une large bande de fréquences, ainsi que des modules en compression valant jusqu'à 80MPa. Les résultats montrent qu'un compromis optimal entre absorption et module   en compression peut être atteint en utilisant des tailles de particules variant entre 500µm et 700µm. La méthode de caractérisation inverse a permis de compléter la caractérisation des mousses monocouches. Une analyse des matériaux multicouches a montré que selon la couche de matériau faisant face à l'onde sonore, le multicouche se comporte soit comme un absorbant sur une large bande de fréquences, encore plus efficace que les matériaux monocouches dont il est constitué, soit comme un résonateur basses fréquences.  ABSTRACT: With noise standards becoming more stringent, aeronautics, construction and transportation industries are part of engineering fields where noise reduction is a major challenge. Signifi- cant efforts are made to create new materials and new techniques for noise absorption and reduction. To achieve their goals, industries turn to acoustic materials such as porous open- cell materials for their excellent broadband noise absorption capabilities and their lightness. However, foaming processes remain expensive, and not fully controllable. The aim of the project was to develop a new particulate leaching process of which resulting foams, based on thermosets, exhibit both attractive acoustical and mechanical properties. First, processing parameters were identified and investigated to evaluate their influence on the foams produced. The conditions to produce thermoset foams with interconnected pores were defined. Processing parameters and the physical properties of the foams were determined. Trends were confirmed experimentally, ensuring control of the microstructure. To validate the flexibility of the process, new types of resin and new particle sizes were investigated as well. Based on acoustic measurements and on acoustic models such as the Johnson-Champoux- Allard-Pride-Lafarge (JCAPL) used in this study, an inverse characterization method was used to define the physical parameters of the foams. To complete the characterization, compression tests were performed on the foams. Finally, the simplicity and the versatility of the process was confirmed by fabricating multilayer foams. The investigation of the multilayer materials was motivated by the need to combine the acoustical and mechanical properties of the one-layer foams to produce a more efficient material. Microscope and X-ray microtomograph analyses proved that foams porosity was indeed well interconnected, proving the efficiency of the process. The pores are the footprints of the original particles. Therefore full control of the microstructure is ensured.  Moreover, porosity and thickness of the foams depend on particle sizes and compaction pressure. The compaction pressure is the determinant processing parameter as it ensures contact between particles and allows complete leaching of the particles leaving a network of interconnected pores. Thus, acoustical and mechanical properties also depend on particle sizes and compaction pressure.    The foams produced exhibit broadband absorption capabilities, combined with compressive moduli as high as 80MPa. Results showed that an optimal compromise between acoustic absorption and compressive modulus can be found for particle sizes between 500µm and 700µm. The analysis of multilayer materials showed that depending on the layer facing the sound wave, the multilayer can either act as a broadband absorber or as a low-frequency resonator. The results of the present work open new research avenues. For instance, based on the re- lationships between processing parameters and material properties, new procedures for the manufacturing of large flat parts can be developed. Such procedure can open the way for future industrialization of the process. Good acoustical and mechanical properties pave the way to use the thermoset foams as core for functionalized sandwich panels which applications have to be investigated.


identifier: Brazeau-Séguin, J. (2018). Développement d'un outil de simulation pour la conception de préformes par tissage 3D  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: RÉSUMÉ Les préformes 3D tissées sont reconnues pour leur grande résistance aux impacts et leur légè- reté. Malgré l'augmentation de l'intérêt pour ce type de structure, le partenaire industriel, le GroupeCTT possède peu d'outils rapides et e caces pour modéliser la géométrie des tissus 3D avec précision. Les modèles actuels nécessitent soit de caractériser la structure complète du tissu à modéliser ou requièrent de très grandes capacités de calculs numériques. Ainsi, le développement d'un outil de simulation pour la conception de préformes 3D tissées a été ef- fectué. Les sections des fils sont représentées à l'aide d'une super-ellipse. La trajectoire de ces fils se base sur le principe de corde sous tension générale. L'intensité de l'ondulation des fils est basée sur un ratio de tension. Une analyse du fonctionnement du métier à tisser numérique et une caractérisation préliminaire des tissus interlock 3D ont été réalisées. L'influence des paramètres d'avance du tissu et d'espacement du peigne sur la géométrie des tissus 3D s'est révélée critique. Le modèle géométrique développé se base sur ces deux paramètres critiques et sur des tendances observées dans la littérature. Une validation expérimentale de la version initiale de ce modèle a été e ectuée. Actuellement, le modèle permet de générer rapidement des tissus 3D. De plus, pour les tissus orthogonaux, l'approche géométrique développée per- met de simuler leur géométrie avec précision, soit de 11% d'écart pour la largeur des fils de chaînes, 4% d'écart pour la largeur des fils de trame, 8% de la largeur des fils de liage et 0,2% d'écart pour la valeur d'épaisseur moyenne. Puis pour les tissus 3D à angle, la précision du modèle doit être améliorée. La première amélioration de modélisation de ce type de tissu est d'implémentation d'une rotation de la section des fils.  ABSTRACT: Near net shape design capabilities and good damage tolerance are two distinctive strengths of 3D woven interlock fabrics. Actually, there is limited solutions for the industrial partners, the CTTGroup, to produce a 3D model rapidly and accurately of those fabrics. Actual modelling approaches rely on heavy fabrics characterization or on intensive computational resources. A geometric model has been developed to fulfill the industrial partners requirements. The fabric take up and reed spacing has been identified as critical manufacturing parameters that have a direct impact on the fabric geometry. The model was then developed base on those parameters. The cross-section of the yarns are model using a superellipse equation. The yarn path is following a rope in tension concept. The yarns crimp are controlled with tension ratio implemented in the model. A validation of the initial development of the model has been realized. The model has the ability to produce 3D fabrics rapidly and with good precision for orthogonal woven fabrics under 1% error for the fabric thickness. For the angle woven fabrics, future work, such as yarn rotation, is required to reproduce them more accurately.


identifier: Dalcé, J. B. (2018). Étude expérimentale des propriétés géotechniques d'un remblai hydraulique en lien avec la ségrégation des particules  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Par ses activités, l'industrie minière génère des quantités considérables de rejets solides sous formes des résidus miniers et des roches stériles qui, une fois entreposés en surface, peuvent engendrer des problèmes géotechniques, environnementaux et de paysage. L'adoption du remblayage dans les méthodes de minage en souterrain demeure l'une des mesures permettant d'annihiler en partie ces problèmes. Par cette pratique, l'industrie minière retourne dans les chantiers souterrains une grande partie de ces rejets solides. Plusieurs types de remblais sont ainsi utilisés: le remblai en pâte, le remblai rocheux et le remblai hydraulique.  Le remblai hydraulique a été le premier type de remblai utilisé dans les mines souterraines. En raison de son faible coût et de sa simplicité de préparation, il reste encore un des plus utilisés de nos jours dans les mines en souterrain au Canada, en Australie, en Chine et ailleurs dans le monde.Composé de sable et/ou de résidus miniers classifiés, le remblai hydraulique possède généralement une conductivité hydraulique élevée. Il peut se consolider rapidement une fois déposé dans le chantier. Cependant, cette propriété hydraulique positive peut mener à des conséquences négatives sur les propriétés mécaniques. L'écoulement d'eau rapide associé avec le drainage et la consolidation rapides du remblai peut entrainer le mouvement et la migration des particules fines. Ce phénomène est connu et appelé la ségrégation. La ségrégation des particules du remblai dans le chantier entraine une hétérogénéité des propriétés géotechniques. Cette imprévue peut mener à une augmentation des risques d'instabilité de remblai et de dilution du minerai lors de l'extraction des chantiers secondaires. Beaucoup d'études ont été apportées en considérant l'intégration d'adjuvants dans le mélange de remblai hydraulique pour diminuer le degré de ségrégation. Peu d'études portent sur la description de la ségrégation ainsi que sur la variation spatiale des propriétés géotechniques associée à la ségrégation des remblais déposés dans les chantiers. L'objectif de ce projet de recherche consiste donc à mieux comprendre les mécanismes de ségrégation et évaluer quantitativement la variation spatiale des propriétés géotechniques d'un remblai hydraulique en lien avec la ségrégation du remblai. Pour atteindre cet objectif, un remblai hydraulique a été fabriqué par le mélange entre un résidu minier et un sable classifié. Plusieurs essais ont été menés sur des échantillons préparés dans des colonnes de hauteurs variables. Le drainage à la base n'est pas permis. La résistance en compression uniaxiale, la granulométrie, la porosité et la masse volumique ont été mesurées le long de la hauteur des différentes colonnes. Des expressions ont été proposées pour décrire quantitativement le degré de ségrégation d'un matériau. Cette étude a permis de mettre en évidence deux mécanismes de ségrégation qui interviennent lors de la déposition et durant la consolidation du remblai hydraulique. La sédimentation rapide des grains grossiers (classification) engendre un drainage ascendant, qui entraine la migration des particules fines vers le haut à travers les pores des strates lâches (diffusion) du remblai hydraulique et facilite la ségrégation par fluidisation des particules. Ces mécanismes engendrent une stratification du remblai hydraulique. Les matériaux fins riches en liant, soit du ciment Portland, occupent les couches supérieures tandis que les matériaux grossiers dépourvus de particules fines remplissent les couches inférieures. Cette hétérogénéité des matériaux entraine une variation de la porosité, de la densité et de la résistance mécanique du remblai dans les colonnes. Quoique de matériaux plus fins, de porosité plus grande et de densité plus faible, les couches au sommet présentent des résistances mécaniques plus élevées en raison de leur teneur plus élevée en ciment par rapport aux couches inférieures dans les colonnes. Les comparaisons entre les résistances mécaniques obtenues avec des échantillons préparés en dimension standard et celles obtenues avec des échantillons préparés dans des colonnes de différentes hauteurs démontrent que la résistance mécanique d'un remblai hydraulique déposé dans un chantier avec une barricade étanche peut être sous-estimée au sommet et surestimé à la base par les résultats obtenus avec des échantillons standard. Plus de travaux sont nécessaires en considérant différentes conditions de drainage à la base et en utilisant des recettes différentes en variant la granulométrie, le pourcentage de solides, le teneur en ciment et en considérant différentes périodes de repos.  ABSTRACT: The mining industry generates considerable amounts of solid wastes in terms of tailings and waste rocks, which are usually stored on ground surface and can generate environmental, geotechnical and landscape problems. The use of mining wastes as backfilling material in the underground mining can partly reduce these problems. In fact, this practice can allow the mining industry to return a large part of these solid wastes to underground stopes. Several types of backfills are used in the mining industry, including paste backfill, rock fill and hydraulic backfill. Hydraulic backfill was the first type of backfill used in underground mines. It still remains one of the most used backfill today in Canada, Australia, China and elsewhere in the world. Composed of sand or/and classified tailings, the hydraulic backfill usually has a high hydraulic conductivity. Upon deposition in a mine stope, its drainage and consolidation can take place quickly. However, this positive aspect in hydraulic behavior can lead to negative consequence on the mechanical properties. The fast flow of water associated with the quick drainage and consolidation can lead to the movement and migration of fine particles. This is a phenomenon well-know as segregation. The segregation of the backfill particles in stopes leads to a heterogeneity of the geotechnical properties. These unexpected properties may increase the risks of instability of the backfill and ore dilution during the extraction of the secondary stopes.  Numerous studies have been reported by integrating admixtures into the hydraulic backfill mixture to reduce the degree of segregation. Few studies have been done on the quantification of the degree of segregation and on the quantification of the spatial variation of the geotechnical properties associated with the segregation when the backfill is deposited in stopes.The objective of this project of research is to better understand the mechanism of the segregation and to quantitatively evaluate the spatial variation of the geotechnical properties associated with the segregation of a hydraulic backfill. To achieve this objective, a hydraulic backfill was made by mixing a portion of tailings and another portion of classified sand. Several tests have been conducted on samples prepared with various columns of different heights. Base drainage was not allowed. The unconfined compressive strength, particle size distribution, porosity and density were measured along the height of the columns of different heights. Expressions were proposed to quantitatively describe the degree of segregation of granular materials.This study has allowed to highlight two mechanisms of segregation that were involved during the deposition and consolidation of the hydraulic backfill. The quick sedimentation of the coarse particle (classification) generates an upward drainage, which leads to the upward migration of fine particles through the pores of the loose strata (diffusion) of the hydraulic backfill and facilitates the fluidization segregation of the particles. These mechanisms result in stratification of the hydraulic backfill. Binder-rich fine materials occupy the upper layers, while coarse materials free of fine particles fill the lower layers. This heterogeneity of the materials results in a variation in the porosity, density and mechanical strength of the backfill in the columns. Even though the top layers are higher in porosity and lower in density, their mechanical strengths are higher than the underlying layers because of their high content in cement. The comparisons between the mechanical strengths obtained with samples prepared in standard dimension and those obtained with samples prepared in columns of different heights demonstrate that the mechanical strength of a hydraulic backfill placed in the stopes with a waterproof barricade can be underestimated near the top part and overestimated near the base part of the backfill by using the mechanical strength obtained with samples prepared in standard dimension.   More works are necessary by considering different base draining condition and different recipes with different particle size distributions, solid contents, binder contents and curing time.


identifier: Six, E. (2018). Prédiction des scores de pertinence dans le cadre de l'appariement article-chercheur pour l'organisation de conférences scientifiques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: de l'article soumis ainsi que des résumés d'articles ayant été écrits par le votant sont utilisés pour prédire ledit vote. L'originalité de cette recherche réside entre autres dans l'utilisation de réseaux de neurones pour effectuer cette prédiction, et ce malgré la faible taille du jeu de données disponible. Les résultats obtenus sont encourageants : notre modèle à base de réseaux de neurones convolutifs a des performances meilleures que les modèles que nous avons pris pour référence ; notre modèle à base de réseaux de neurones récurrents a quant à lui des performances similaires au meilleur modèle de référence.  ABSTRACT: Predicting paper-reviewer suitability scores is paramount to the organization of scientific conferences by using machine learning techniques. However, the available data to predict such scores is very varied and so is the exploitation of each type of data. In this thesis, we describe our attempts at predicting the paper-reviewer suitability scores using supervised learning on articles abstracts. The data used consists of suitability votes for articles from NIPS 2006. For each vote, the abstract of the submitted article as well as some abstracts of articles from the voter are used to predict the said vote. Part of what makes the research original is the fact that we managed to use neural networks to do the prediction, even though the dataset was rather small. The results are encouraging: our convolutional neural network model performs better than the models we took as references. As for the recurrent neural network model, it has similar performances to our best model of reference.


identifier: Dauphin-Pierre, S. (2018). La relation entre intermédiaires de recherche et PME, analyse et impacts  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Cette thèse analyse les liens qui existent entre les intermédiaires de recherche ayant adopté des pratiques d'innovation ouverte et les petites et moyennes entreprises. L'innovation ouverte est au coeur de cette thèse, mais plusieurs autres concepts y sont abordés. Les plus importants demeurent l'innovation, l'innovation technologique, la gestion de l'innovation, l'économie géographique, la collaboration, la propriété intellectuelle, le paradigme néo-institutionnel et le modèle de la Triple hélice. Les gouvernements canadiens et québécois ont mis en place des programmes qui supportent la création et la gestion d'organisations — intermédiaires de recherche — qui viennent en aide aux entreprises. Certaines de ces organisations ont décidé d'adopter les principes de l'innovation ouverte. La question des intermédiaires québécois ayant adopté des pratiques d'innovation ouverte est peu abordée dans la littérature scientifique. L'objectif principal de cette thèse est donc de comprendre et de cerner l'impact de la relation qui existe entre les intermédiaires de recherche et les petites et moyennes entreprises dans un contexte d'innovation ouverte et dans la perspective d'une amélioration des performances des entreprises gravitant autour de ces intermédiaires. Pour y parvenir, nous avons réalisé une étude de cas multiples à l'aide d'entretiens semi-dirigés et d'informations publiques obtenues sur le Web. Nous avons ainsi analysé six cas d'intermédiaires de recherche québécois pratiquant l'innovation afin de comparer leur modèle et leur impact sur les PME. Les résultats montrent que la création des intermédiaires et leur mode de fonctionnement varient selon différents éléments du contexte dans lequel ils se développent, tels que les programmes gouvernementaux qui les financent, la présence d'acteurs du milieu intéressés à améliorer la collaboration dans le secteur et les besoins de l'industrie. Nous avons également constaté que dans la relation entre les intermédiaires et les PME, celles-ci contribuent à l'orientation des projets et à la promotion des intermédiaires, et fournissent des ressources qui seront disponibles pour les autres membres. Cette relation avec des intermédiaires permet aux PME d'augmenter leur niveau de connaissances et de faciliter leurs processus de recherche, et améliore leurs liens commerciaux. Finalement, nous avons pu clarifier comment les intermédiaires de recherche peuvent mettre en place des pratiques d'innovation ouverte et comment ces pratiques s'insèrent dans celles des firmes.  ABSTRACT: This thesis analyses the links between research intermediaries that have adopted open innovation practices and small and medium-sized enterprises. Open innovation is at the heart of this thesis, but several other concepts are discussed. The most important remain innovation, technological innovation, innovation management, geographic economics, collaboration, intellectual property, the neo-institutional paradigm and the Triple Helix model. The Canadian and Quebec governments have put in place programs that support the creation and management of organisations—research intermediaries—that support businesses. Some of these organizations have decided to adopt the principles of open innovation. The question of Quebec intermediaries who have adopted open innovation practices is rarely addressed in the scientific literature. The main objective of this thesis is to understand and assess the impact of the relationship between research intermediaries and small and medium-sized enterprises in an open innovation context and in the context of an improvement in the performance of companies revolving around these intermediaries. To achieve this, we conducted a multiple case study using semi-structured interviews and public information obtained on the Web. We thus analyzed six cases of Quebec research intermediaries practicing open innovation in order to compare their model and their impact on SMEs. The results show that the creation of intermediaries and how they work depends on different elements of the context in which they develop, such as the government programs that finance them, the presence of stakeholders interested in improving collaboration in the sector, and the needs of the industry. We also found that the relationship between intermediaries and SMEs, contributes to the orientation of projects and the promotion of intermediaries, and provide resources that will be available to other members. This relationship with intermediaries allows SMEs to increase their level of knowledge and facilitate their research processes, and improve their business relationships. Finally, we were able to clarify how research intermediaries can implement open innovation practices and how these practices fit into those of the firms. Among the main contributions of this thesis, let us mention the fact that it allows a better understanding of the roles and importance of research intermediaries working according to an open innovation model in support of SMEs in their innovation approach. This thesis also helps to better characterize companies venturing into open innovation practices, and to better understand the motivations of these firms to work with research intermediaries and to adopt open innovation practices.


identifier: Jacquet, É. (2018). Commande structurée H-infinie de la dynamique rigide et aéro-élastique d'un avion civil  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La synthèse des lois de commande d'un avion de transport civil est un défi complexe ; l'avion évolue en effet dans un domaine très large. Les lois de commande sont généralement séquencées en fonction de paramètres comme la vitesse ou l'altitude afin de tenir compte du changement de dynamique d'une condition de vol à une autre. Ces lois doivent en revanche être robustes à des variations de la masse ou de la position du centre de gravité. La synthèse doit finalement trouver le compromis idéal entre robustesse et performance afin d'obtenir la certification de l'avion. Afin de réduire la consommation de carburant et d'augmenter les distances franchissables, la nouvelle génération d'avions civils est composée de matériaux, plus légers et plus souples qui réduisent la rigidité de la structure de l'avion, et provoquent l'apparition d'oscillations perturbatrices; l'avion devient alors plus flexible. Avec des bandes passantes larges, les contrôleurs sont alors capables de détecter ces oscillations perturbatrices, qui influencent les commandes. Optimisées pour les dynamiques rigides, les lois de commandes ne sont plus aussi stables et aussi performantes, et peuvent entraîner l'excitation des modes souples de la structure. Il devient alors nécessaire de tenter de modéliser ces dynamiques flexibles et de procéder à un nouveau réglage des lois de commande en incluant le modèle aérolastique de l'avion. Le but de ce projet est donc de produire une loi de commande qui prend en compte les modèles rigides et flexibles, et qui propose un compromis entre performance et robustesse. Pour effectuer ces nouveaux réglages, on propose d'utiliser une nouvelle méthode de synthèse appelée la synthèse HOE structurée. Cette méthode multi-modèle permet de fixer l'architecture du contrôleur à régler, et de chercher la solution optimale qui respecte des contraintes préalablement définies tout en minimisant d'autres contraintes. Cette méthode semble donc bien adaptée à un contexte industriel où l'on cherche à satisfaire un cahier des charges rempli de contraintes de différentes natures, tout en maintenant une architecture de commande la plus simple possible. À partir des données fournies par Bombardier Aerospace, on prouve d'abord que la technique peut être utilisée pour produire une loi de commande certifiable pour un avion civil. Pour cela, on synthétise un contrôleur robuste auto-séquencé qui satisfait l'ensemble des requis de performance et de stabilité. Dans cette première application, on considère l'ensemble des points de vol de la configuration d'atterrissage de l'avion.  ABSTRACT: The design of a civil transport aircraft control law is a complex challenge; indeed the aircraft operates in a very large flight envelope. Control laws are generally scheduled with respect to parameters such as speed or altitude to acccount for the change in dynamics from one flight condition to another. However, these laws must be robust to variations in mass or centre of gravity position. The synthesis must finally find the ideal compromise between robustness and performance in order to obtain the aircraft certification. To reduce fuel consumption and increase flying range, the new generation of civil airplanes is made of lighter and more flexible materials which reduce the rigidity of the aircraft structure, and cause disruptive oscillations to occur; the aircraft then becomes more flexible. With wide bandwiths, controllers are then able to detect these disruptive oscillations, influencing the control law. Optimized for rigid dynamics, control laws are no longer as stable and as efficient as they used to be, and can lead to the excitation of the structure's flexible modes. It then becomes necessary to try to model these flexible dynamics and to make a new adjustment of the control laws by including the aeroelastic model of the aircraft. The purpose of this project is therefore to produce a control law that takes into account both flexible and rigid models, and offers a compromise between robustness and performance. To make these new settings, it is proposed to use a new synthesis method called the structured HOE synthesis. This multi-model method allows to fix the architecture of the controller, and to look for the optimal local solution that respects the constraints previously defined while minimizing other constraints. This method therefore seems to be well-suited to an industrial context where the aim is to satisfy a full set of specifications of different types of constraints, while maintaining a control architecture that is as simple as possible. Based on the data provided by Bombardier Aerospace, it is first proven that the technique can be used to produce a certifiable control law for a civil aircraft. To do this, we synthesize a robust self-scheduled controller that satisfies all the requirements on performance and stability. In this first application, we consider all the flight cases of the aircraft's landing configuration.


identifier: Léonaron, M. (2018). Décodage de codes polaires sur des architectures programmables  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les codes polaires constituent une classe de codes correcteurs d'erreurs inventés récemment qui suscite l'intérêt des chercheurs et des industriels, comme en atteste leur sélection pour le codage des canaux de contrôle dans la prochaine génération de téléphonie mobile (5G). Un des enjeux des futurs réseaux mobiles est la virtualisation des traitements numériques du signal, et en particulier les algorithmes de codage et de décodage. Afin d'améliorer la flexibilité du réseau, ces algorithmes doivent être décrits de manière logicielle et être déployés sur des architectures programmables. Une telle infrastructure de réseau permet de mieux répartir l'effort de calcul sur l'ensemble des noeuds et d'améliorer la coopération entre cellules. Ces techniques ont pour but de réduire la consommation d'énergie, d'augmenter le débit et de diminuer la latence des communications. Les travaux présentés dans ce manuscrit portent sur l'implémentation logicielle des algorithmes de décodage de codes polaires et la conception d'architectures programmables spécialisées pour leur exécution. Une des caractéristiques principales d'une chaîne de communication mobile est l'instabilité du canal de communication. Afin de remédier à cette instabilité, des techniques de modulations et de codages adaptatifs sont utilisées dans les normes de communication. Ces techniques impliquent que les décodeurs supportent une vaste gamme de codes : ils doivent être génériques. La première contribution de ces travaux est l'implémentation logicielle de décodeurs génériques des algorithmes de décodage "à Liste" sur des processeurs à usage général. En plus d'être génériques, les décodeurs proposés sont également flexibles. Ils permettent en effet des compromis entre pouvoir de correction, débit et latence de décodage par la paramétrisation fine des algorithmes. En outre, les débits des décodeurs proposés atteignent les performances de l'état de l'art et, dans certains cas, les dépassent. La deuxième contribution de ces travaux est la proposition d'une nouvelle architecture programmable performante spécialisée dans le décodage de codes polaires. Elle fait partie de la famille des processeurs à jeu d'instructions dédiés à l'application. Un processeur de type RISC à faible consommation en constitue la base. Cette base est ensuite configurée, son jeu d'instructions est étendu et des unités matérielles dédiées lui sont ajoutées. Les simulations montrent que cette architecture atteint des débits et des latences proches des implémentations logicielles de l'état de l'art sur des processeurs à usage général. La consommation énergétique est réduite d'un ordre de grandeur.  ABSTRACT: Polar codes are a recently invented class of error-correcting codes that are of interest to both researchers and industry, as evidenced by their selection for the coding of control channels in the next generation of cellular mobile communications (5G). One of the challenges of future mobile networks is the virtualization of digital signal processing, including channel encoding and decoding algorithms. In order to improve network flexibility, these algorithms must be written in software and deployed on programmable architectures. Such a network infrastructure allow dynamic balancing of the computational effort across the network, as well as inter-cell cooperation. These techniques are designed to reduce energy consumption, increase throughput and reduce communication latency. The work presented in this manuscript focuses on the software implementation of polar codes decoding algorithms and the design of programmable architectures specialized in their execution. One of the main characteristics of a mobile communication chain is that the state of communication channel changes over time. In order to address issue, adaptive modulation and coding techniques are used in communication standards. These techniques require the decoders to support a wide range of codes : they must be generic. The first contribution of this work is the software implementation of generic decoders for "List" polar decoding algorithms on general purpose processors. In addition to their genericity, the proposed decoders are also flexible. Trade-offs between correction power, throughput and decoding latency are enabled by fine-tuning the algorithms. In addition, the throughputs of the proposed decoders achieve state-of-the-art performance and, in some cases, exceed it. The second contribution of this work is the proposal of a new high-performance programmable architecture specialized in polar code decoding. It is part of the family of Application Specific Instruction-set Processors (ASIP). The base architecture is a RISC processor. This base architecture is then configured, its instruction set is extended and dedicated hardware units are added. Simulations show that this architecture achieves throughputs and latencies close to state-of-the-art software implementations on general purpose processors. Energy consumption is reduced by an order of magnitude. The energy required per decoded bit is about 10 nJ on general purpose processors compared to 1 nJ on proposed processors when considering the Successive Cancellation (SC) decoding algorithm of a polar code (1024,512). The third contribution of this work is also the design of an ASIP architecture.


identifier: Farnia, F. (2018). Three Essays on the Impact of Non-Tariff Barriers and Voluntary Environmental Standards on International Trade  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Depuis les années 1940, des progrès considérables ont été accomplis dans la mondialisation des échanges, grâce à la libéralisation des barrières tarifaires au commerce international. Toutefois, les barrières non tarifaires sont devenues plus fréquentes. La tension dans le système commercial international est de plus en plus axée sur les normes et les obstacles techniques au commerce (OTC). Sur le marché mondial, on craint que ces barrières techniques ne soient des tentatives de restreindre l'accès au marché au moyen de règles imposées sur les caractéristiques des produits et les processus de production. Cette thèse vise à explorer les impacts des barrières non tarifaires et plus précisément des obstacles techniques sur le commerce international à la fois du point de vue des entreprises et du point de vue des échanges internationaux. De plus, cette recherche va étudier plus spécifiquement les barrières techniques environnementales telles que l'éco-labelling. Pour cette raison, la présente thèse étudie trois questions de recherche : (i) Est-ce que les entreprises considèrent les barrières non tarifaires comme un obstacle majeur au commerce ?, (ii) différenciées par catégories, comment les obstacles techniques au commerce affectent le commerce international et (iii) les programmes d'éco-labelling ont-ils une incidence sur le commerce international ? Pour répondre à la première question de recherche, des données transversales issues des enquêtes de la Banque mondiale auprès de 10 268 entreprises réparties dans 81 pays couvrant la période allant de 2006 à 2014 ont été analysées. L'étude se concentre sur quatre barrières non tarifaires: les règlementations douanières et commerciales, le taux d'imposition, l'administration fiscale et les licences et permis commerciaux. Les entreprises ont été analysées en fonction des niveaux d'exportation et des zones géographiques. Pour répondre à la deuxième question, une base de données qui classe les obstacles techniques au commerce par catégorie et par secteur a été constituée. La base de données comprenait les exportations dans les secteurs agricole et industriel de la Chine (pays émergent) et des États-Unis (pays développé) vers les membres de l'Union européenne couvrant la période de 2001 à 2015. D'autres facteurs tels que la durée de l'adhésion à l'UE, la taille du marché, la similitude du marché et la distance ont été inclus dans le modèle de gravité appliquée. Pour répondre à la troisième question, une base de données comprenant les certifications ISO 14001 de tous les pays et contenant les exportations de 153 pays au Canada de 2001 à 2015 a été créée. Les variables restantes ont servi de variables indépendantes, y compris les variables de gravité telles que la taille du marché, la similarité du marché, la distance, l'appartenance au GEN du pays exportateur, l'adhésion à l'OMC, les accords de libre-échange (ALE) et l'accord de reconnaissance mutuelle (ARM) avec le Canada. La thèse est organisée en huit chapitres: le premier chapitre de la thèse présente le contexte des obstacles non tarifaires et techniques au commerce, ainsi que les règlements d'éco-étiquetage et les approches visant à éliminer les impacts commerciaux négatifs de ces règlementations. Le deuxième chapitre fait un examen attentif de la documentation connexe portant principalement sur les domaines suivants: définitions et classifications des OTC, OTC dans la perspective mondiale, OTC dans la perspective des secteurs, OTC au niveau micro, élimination des OTC et approches de quantification des OTC. Le troisième chapitre présente la méthodologie de recherche et les trois questions de recherche. La méthodologie de recherche comprend l'enquête auprès des entreprises pour répondre à la première question qui est: « Est-ce que les entreprises des pays du Sud considèrent-elles les obstacles non tarifaires comme un sérieux obstacle à leurs exportations ? » La méthodologie inclut également le modèle de gravité abordant les deuxième et troisième questions de recherche comme: « différenciées par catégories, comment les TBT affectent le commerce international ? », Et «comment les programmes d'éco-étiquetage non harmonisés affectent le commerce international? Le quatrième chapitre, intitulé « Alléger le fardeau des obstacles non tarifaires : une analyse des données au niveau régional et au niveau de l'entreprise », aborde soigneusement la première question et contribue à mieux dissimuler les effets des obstacles non tarifaires sur les exportations des entreprises de diverses régions et avec différents niveaux d'exportation. La conclusion de ce chapitre montre que, par exemple, les licences d'exploitation et les permis et le taux d'imposition sont plus susceptibles d'être classés comme un obstacle important pour les entreprises dont le niveau d'exportation est compris entre 51 et 75%. Le cinquième chapitre intitulé « Obstacles techniques au commerce: étude de cas européen » aborde la deuxième question de recherche de la thèse et contribue à comprendre que, différenciées par catégorie, les OTC entravent les exportations de la Chine et des États-Unis vers les pays de l'Union européen. Par rapport au secteur industriel pour les deux. Le résultat de ce chapitre montre que les impacts commerciaux des OTC avec un objectif premier non similaire ne sont pas les mêmes que pour les obstacles non tarifaires dans différentes catégories. La protection des OTC humains et de santé ou de sécurité a des effets positifs sur les exportations des deux secteurs en provenance de Chine et les TBT dans la catégorie protection de l'environnement et exigences de qualité créent des obstacles aux exportations de la Chine et des États-Unis dans les secteurs industriels. Le chapitre six intitulé « Les obstacles techniques au commerce: une perspective canadienne sur l'éco-étiquetage » traitait de la troisième question de recherche et de la façon dont les règlements non alignés influent sur le commerce international. Les résultats contribuent à un meilleur apprentissage des impacts des programmes d'éco-étiquetage harmonisés, du Réseau mondial d'éco-étiquetage (GEN) et de l'Organisation internationale de normalisation (ISO) sur les exportations vers le Canada. Les résultats montrent que la certification ISO 14001 a un impact positif sur les exportations vers le Canada; Cependant, ces impacts ne sont pas assez importants et le fait de ne pas obtenir la norme ISO 14001 crée un obstacle au commerce. De plus, l'adhésion à GEN favorise grandement les exportations vers le Canada, en particulier pour les pays qui adhèrent à une ALE ou à un ARM avec le Canada. Le chapitre sept résume la conclusion générale des chapitres précédents. Le chapitre huit explique les contributions théoriques et pratiques de la dissertation. De plus, ce chapitre comprend des recommandations pratiques à l'intention des gestionnaires et des décideurs des entreprises (multinationales) pour que les obstacles non tarifaires et les obstacles techniques au commerce entravent le commerce dans les régions et les secteurs. Ce chapitre comprend des recommandations pratiques à l'intention des ambassadeurs des accords commerciaux pour surveiller les problèmes liés aux obstacles non tarifaires et aux obstacles techniques au commerce dans les pays à faible niveau de développement. Ce chapitre expose aussi la limite de la recherche actuelle et les recommandations pour des recherches futures.  ABSTRACT: Since the 1940s, considerable progress has been made in trade globalization, through liberalizing the tariff barriers to international trade. Consequently, non-tariff barriers (NTBs) have become more prevalent. Among NTBs, tension in the international trading system is increasingly focused on standards and technical barriers to trade (TBTs). In the global market, there are concerns about that TBTs may be attempts to restrict market access through rules imposed on products characteristics and production processes. This dissertation aims to explore the impacts of NTBs and TBTs on international trade. Furthermore, this dissertation attempts to analyze NTBs at the micro level (firm) while keeping in perspective TBTs at the macro level. In addition, this dissertation studies the specific TBT referred to as ecolabelling, and the possible approaches on eliminating its negative trade impacts. For this reason, the present dissertation investigates three particular research questions: (i) How severely, if at all, do enterprises rate non-tariff barriers as obstacles to trade ?, (ii) differentiated by categories, how do TBTs affect the international trade and (iii) how do un-harmonized ecolabelling programs impact international trade? To address the first question, a cross-sectional database from the World Bank Enterprise Surveys of 10,268 firms across 81 countries covering the period from 2006 to 2014 was conducted. The study focuses on four NTBs: customs and trade regulations, tax rate, tax administration, and business licensing and permits. Firms were studied according to levels of exportation and geographical locations. To address the second question, a database was compiled which classified TBTs based on their primary objectives (category) as well as their respective sectors. This database translated the text on TBT notifications of TBT WTO Agreement to number in order to calculate the trade impacts of TBTs in different categories and sectors. The database included imports in agricultural and industrial sectors from China (representing emerging countries) and the US (developed country) to the members of the European Union, spanning the period from 2001 to 2015 as the dependent variable. Other factors such as the length of the EU membership, market size, market similarity, and distance of importing and exporting countries, were included in the applied gravity model. To address the third question, a database including the International Organization for Standardization (ISO) 14001 certifications of all countries was created, containing the exports from 153 countries to Canada from 2001 to 2015 as a dependent variable was created. The remaining variables served as independent variables, including gravity variables such as market size, market similarity, distance, GEN membership of the exporting country, WTO membership, and binding in Free Trade Agreement (FTA) and Mutual Recognition Agreement (MRA) with Canada. The dissertation is organized as follows: the first chapter of the dissertation explains the context of non-tariff and technical barriers to trade, as well as ecolabelling regulations and approaches to eliminating negative trade impacts of such regulations. The second chapter includes a careful review of related literature, mainly focusing on areas such as: TBTs' definitions and classifications, TBTs in global perspective, TBTs in sectors perspective, TBTs in micro level, elimination of TBTs, and quantification approaches of TBTs. The third chapter unfolds the research methodology and the three research questions. The research methodology includes the business survey to address the first question, that is: “How severely, if at all, do enterprises rate non-tariff barriers as obstacles to trade?”. The methodology utilizes the gravity model to address the second and third research questions as: “differentiated by categories, how TBTs affect the international trade?”, and “how ecolabelling programs impact international trade?” The fourth chapter entitled “Easing the burden of non-tariff barriers: a regional and firm-level data analysis” carefully addressed the first question and contributes to a better understanding of trade impacts of NTBs on export of firms in various regions and with different levels of exportation. The finding of this chapter shows that, for example, the business licensing and permits and tax rate are more likely to be ranked as a severe barrier for the firms with 51-75% level of exports. The fifth chapter entitled “technical barriers to trade: A European case study” addresses the second research question of the dissertation. It contributes to our our understanding of which TBTs, as differentiated by categories, which TBTs impede imports from China and the US to European Union countries, in agricultural sector versus industrial sectors, respectively. The result of this chapter shows that trade impacts of the TBTs with not similar primary objective, is not the same as well as NTBs in different categories. Our results show that TBTs in the category “protection of human and health or safety's” have positive impacts on exports in both sectors from China, while TBTs in the category “protection of the environment and quality requirements” create barrier on imports from both China and the US in industrial sectors. Chapter six titled “Technical barriers to trade: A Canadian perspective on ecolabelling” addresses the third research question asking and how incongruent regulations can impact international trade. The findings contribute to a better understanding of the impacts of harmonized ecolabelling programs, Global Ecolabeling Network (GEN) and International Organization for Standardization (ISO) on exports to Canada. Findings show that holding ISO 14001 certifications has a positive impact on exports to Canada; however, these impacts are not significant enough, and not obtaining ISO 14001 creates a barrier to trade. In addition, GEN membership significantly promotes exports to Canada, especially for countries bound in an FTA or MRA with Canada. Chapter seven summarized the general finding of the previous chapters. Chapter eight explains the theoretical and practical contributions of the dissertation by providing recommendations on how to find the NTBs and TBTs which impede trade in specific regions and sectors. For instance, managers and decision makers of (multinational) enterprises such as negotiators of trade agreements may monitor the problematic NTBs and TBTs for countries in lower levels of development. Moreover, this chapter includes the limitations of current research on the subject and provides concrete recommendations for further studies in the field.


identifier: Hoque, F. (2018). Multiuser Optimal Transmit Beamforming: Performance Studies, Antennas Selection, A Genetic Algorithm Approach  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La formation de faisceaux est une technique très prometteuse utilisant un grand nombre d'antennes pour transmettre un signal vers un ou plusieurs utilisateurs. L'objectif est d'augmenter la puissance du signal chez l'utilisateur souhaité et de réduire la puissance d'interférence chez les utilisateurs non visés. Étant donné que la transmission de la formation de faisceaux augmente la puissance dans une direction spécifique, cela permet à un accès multiple par division spatiale de servir plusieurs utilisateurs simultanément. Cependant, le problème est de garder un équilibre entre maximiser la puissance du signal et minimiser la puissance d'interférence dans les systèmes multi-utilisateurs. Cette thèse décrit une structure simple qui fournit une base théorique pour un système de formation de faisceau optimal. Dans cette thèse, nous étudions les propriétés des systèmes linéaires et optimaux dans différents scénarios, tels que les rapports des signaux faibles et élevés au bruit, des nombres multiple d'antennes, le canal à évanouissement de Rayleigh et les retards multiples. Nous analysons les scénarios lorsque la formation de faisceaux linéaires fonctionnent comme une formation de faisceau optimale. Ensuite, nous proposons une méthode simple pour sélectionner le nombre minimum d'antennes suffisantes pour satisfaire aux exigences de qualité de service des utilisateurs. Lorsque le nombre d'antennes à la station de base est très grand, il ne sera peut-être pas nécessaire d'utiliser toutes les antennes pour desservir seulement quelques utilisateurs. Cette situation incite à choisir un nombre d'antennes limité. Cependant, le nombre choisi peut ne pas suffire à satisfaire les exigences de qualité de service des utilisateurs en raison de fortes interférences, de conditions de canal et du nombre d'utilisateurs. Pour résoudre ce problème NP-difficile, il faut faire une recherche exhaustive ou une recherche heuristique des méthodes itératives avec un coût de complexité informatique acceptable. Ainsi, nous proposons un cadre simple pour sélectionner un ensemble d'antennes suffisantes pour satisfaire les besoins de l'utilisateur. Enfin, nous proposons un algorithme génétique pour une formation de faisceaux optimale avec une complexité d'implémentation faible. Considérant l'algorithme de réduction de branche comme une référence, nous comparons la performance de l'algorithme proposé dans différents scénarios.  ABSTRACT: Transmit beamforming is a very promising technique to transmit the signal from a large array of antennas to one or multiple users. The goal is to increase the signal power at the desired user and reduce the interference power at the non-intended users. Since transmit beamforming increases the power to a specific direction, it allows for space division multiple access to serve multiple users simultaneously. However, the problem is to keep the balance between maximizing the signal power and minimizing the interference power in multi-user systems. This thesis describes a simple structure that provides a theoretical foundation for optimal beamforming scheme. In this thesis, we study the properties of linear and optimal beamforming schemes in different scenarios such as low to high signal to noise ratio ranges, multiple number of antennas, simple Rayleigh fading channel, Rayleigh fading channel with Doppler effects. We analyze the scenarios when linear beamforming performs as an optimal beamforming. Next, we propose a simple method to select the minimum number of antennas that is enough to satisfy the quality of service requirements of the users. In case of massive number of antennas at base station, it may not be necessary to use all antennas to serve only few users. That situation motivates the selection of a set of limited number of antennas. However, the number of chosen antennas may not be enough to satisfy the quality of service requirements of the users due to strong interference, channel conditions and number of users. To solve this NP-hard problem, it requires an exhaustive search or heuristic search, iterative methods with a cost of computational complexity. Thus, we propose a simple framework to select a set of antennas that is enough to satisfy the user's requirements. Finally, we propose a genetic algorithm for optimal beamforming with low implementation complexity. Considering the branch reduce and bound algorithm as a benchmark, we compare the performance of the proposed algorithm in different scenarios.