identifier: Barbier, T. (2018). Optimisation et simulation pour la gestion de disponibilite sous comportement d'achat  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Nous nous intéressons dans ce doctorat à l'optimisation de la disponibilité de l'offre au cours d'une période de réservation pendant laquelle des ressources périssables sont vendues. Cette problématique appartient au domaine de la gestion de revenu plus communément désigné par le terme anglais de revenue management. Afin d'illustrer notre propos, considérons le siège d'un train effectuant un trajet entre deux villes à une certaine date et heure. Ce siège est une ressource périssable, car il ne peut pas être proposé une fois le train parti. Cette ressource doit donc être vendue avant son terme durant une période de réservation. Des clients arrivent pendant cette période pour éventuellement réserver cette ressource en achetant un des produits offerts. Les produits sont définis à l'avance par leur tarif et leurs conditions. Ces dernières portent sur l'annulation, l'échange, l'accès au wifi ou une offre de repas par exemple. Chaque client choisira éventuellement d'acheter l'un de ces produits en fonction d'un comportement d'achat qui lui est propre. Ce doctorat se résume à déterminer quels produits offrir à chaque arrivée de client afin de maximiser le revenu généré par l'ensemble des ventes réalisées au cours de la période de réservation. Pour se faire, les ressources et produits sont fixés ainsi que la demande qui est connue au moyen d'une prévision. L'optimisation des ressources et produits ainsi que la prévision de la demande ne font pas l'objet de ce doctorat et sont d'ailleurs presque toujours traitées séparément dans le domaine de gestion de revenu. Le dilemme suivant est soulevé. D'un côté en acceptant une requête, nous assurons un revenu, mais nous diminuons la capacité disponible pour des requêtes futures éventuellement de meilleur revenu. Il peut donc y avoir de la dilution. D'un autre côté, en refusant une requête, nous réservons de la capacité pour d'éventuelles requêtes futures à meilleur revenu tout en perdant la requête présente à revenu sûr. Il peut donc y avoir du gaspillage. Deux grandes évolutions ont successivement changé la modélisation de ce problème et ont amélioré la robustesse des solutions tout en le complexifiant. La première a pris en compte les ressources dans leur ensemble plutôt qu'individuellement. La deuxième a intégré le comportement d'achat de clients là où auparavant la demande était considérée de façon indépendante par produit. Aujourd'hui, une formulation exacte intégrant ces deux aspects existe, mais est trop rapidement insoluble. Des approximations ont donc été proposées. L'objectif est de retourner rapidement une politique de disponibilité générant le meilleur revenu espéré une fois simuler. Dans un premier temps, nous présentons une approximation pour un comportement d'achat non paramétrique. Ce type de demande est abondamment utilisé en pratique et modélise mieux les substitutions de produits que beaucoup de modèles paramétriques. Il jouit aussi de plus en plus de recherches sur son estimation, mais de peu de travaux en gestion de la disponibilité. Nous introduisons alors un des trois concepts importants de ce doctorat qui est l'utilisation de temps de fermeture par produit comme politique de disponibilité. Cette dernière s'adapte pleinement à la logique d'achat non paramétrique contrairement aux modèles existants. Nous arrivons à un modèle à nombres entiers dont les variables binaires rendent compte d'une hiérarchie de produit qui a un réel sens pratique. Cela nous permet de proposer de bonnes solutions initiales très facilement. La politique par temps de fermeture empêche naturellement la réouverture à la vente de produits au cours de la période de réservation. Il faut savoir que cet aspect est souvent désiré en pratique et nécessite la complexification des approches existantes contrairement à la nôtre. Dans le cas de non-réouverture, nous prouvons que notre approximation est une borne supérieure pour la formulation exacte et qu'elle est asymptotiquement optimale. Nous pouvons utiliser la politique retournée par notre approximation comme solution initiale de n'importe quelle approximation à réouverture. Des résultats numériques sur des instances de petites à grandes tailles montrent que notre approximation, par rapport aux approches existantes, retourne beaucoup plus rapidement une politique de disponibilité générant un revenu espéré légèrement supérieur. Ils mettent aussi en évidence l'accélération des approximations existantes lorsque notre approche est utilisée comme solution de départ. Dans un second temps, poussés par les résultats précédents, nous cherchons à généraliser l'approche précédente à tout comportement d'achat. Nous représentons d'abord toute demande sous la forme de chemins d'achats formant ainsi un arbre de demande. Cet arbre de demande est le second concept important de ce doctorat. Nous utilisons le fait que chaque chemin d'achat est non paramétrique pour construire une nouvelle approximation acceptant n'importe quel comportement d'achat. Notre nouvelle approximation hérite de la politique de disponibilité par temps de fermeture et donc de la non réouverture. Nous utilisons alors la même linéarisation et nous étendons les résultats théoriques précédents. Les modèles paramétriques retournent un arbre de demande immense qui rend notre approximation insoluble. Pour pallier cela, nous présentons une méthode de résolution itérative basée sur une construction progressive de l'arbre de demande par un ajout successif de chemins d'achats. Nous proposons plusieurs heuristiques pour déterminer quel chemin d'achat ajouter. Chaque ajout raffine la modélisation du comportement d'achat. Nous menons ensuite des expériences numériques sur des instances à comportement d'achat paramétrique de petite à grande taille. Les résultats montrent des résultats similaires à ceux pour le non paramétrique et la méthode itérative de résolution converge vers une bonne solution beaucoup plus rapidement que les autres approches. Dans un dernier temps, nous nous penchons sur la simulation pour la gestion de disponibilité. Nous proposons un nouvel estimateur à arrivées fluides pour le calcul du revenu espéré. Cette modélisation par arrivées fluides est le troisième concept important de ce doctorat. Notre modèle agrège alors les différentes arrivées par segment, et ce pour toute la période de réservation. Il ne subit donc pas l'aléatoire d'un ordre d'arrivées. Il nécessite alors une seule évaluation et est invariant alors que l'estimateur traditionnel à arrivées discrètes ne peut réduire la variance et donc augmenter la précision qu'en augmentant le nombre d'évaluations. En contrepartie, nous montrons que notre estimateur présente un biais, contrairement à l'estimateur traditionnel, pouvant être arbitrairement grand même si cela reste minime en pratique. Nous expérimentons alors des méthodes d'optimisation basées sur la simulation afin de résoudre le problème de contrôle de la disponibilité. Nous concluons rapidement que la bonne convergence de ces méthodes dépend largement du point de départ fourni par un modèle en programmation mathématique. Cette conclusion a été un moteur pour le développement des approximations précédentes. D'ailleurs, nous montrons que notre estimateur est équivalent à la plupart des approximations pour le contrôle de la disponibilité. En conséquence, nous évoquons quelques possibilités de notre estimateur pour appuyer l'optimisation. Les résultats numériques sur des instances de grandes tailles témoignent de la nette supériorité de notre estimateur en termes de temps de calcul. Nous constatons aussi peu de biais pour toutes les instances étudiées.  ABSTRACT: This thesis focuses on the availability policy problem when selling perishable resources during a reservation period. This problem belongs to the revenue management topic. For example, a seat in a train between two cities at 9am on may 3rd 2018 is a perishable resource because it cannot be sold after the train departure. We must sell this resource through a reservation period before it expires and during which customers arrive to eventually buy a product. Many products can exist and are defined in advance by their terms and rates. For example, tickets for this seat can offer cancellation or exchange. A Meal or a wi-fi access can even be proposed at another cost. Each customer will then choose a product or not according to its own choice behaviour. This thesis aims to determinate which products to offer at each client arrival in order to maximize the income generated by the sales during the reservation period. Products and resources are fixed and demand is known. The products and resources optimization as well as the forecasting are not tackled in this thesis. Besides, they are almost always treated separately in revenue management. The following dilemma is raised. Accepting a request, provides an income, but removes one capacity for a future and potential higher request. This is called spillage. Whereas denying a request, protects a potential higher income but loses an immediate and safe income. This is named spoilage. Two major developments successively changed the model of this problem and improved the robustness of solutions while increasing the complexity. The first was to consider resources together rather than individually. The second is the integration of the customer choice behaviour rather than an independent demand by product. Today an exact formulation integrates both aspects but is too rapidly intractable. Approximations have therefore been proposed. The challenge is to quickly return an availability policy generating the best expected revenue when simulated. In a first part, we present an approximation for a non-parametric choice behaviour. This type of demand is widely used in practice and better accounts for products substitutions than many parametric models. It also benefits from recent research on its estimation and is rarely investigated for the availability policy problem. This approximation benefits from one of the three major concepts of this thesis which is an availability policy by closing times per product. This policy fully adapts to the non-parametric buying logic contrarily to existing models. The model is mixed integer with variables that account for a product hierarchy having a practical meaning. This allows us to easily offer good initial solutions in order to accelerate the resolution of our approximation. The closing time policy naturally prevents the reopening of products during the booking period. This aspect is often desired in practice. To force no reopening, existing approximations must be adapted and are thus more complex to solve. In the case of no reopening, we prove that our approximation is an upper bound for the exact formulation and that it is asymptotically optimal. We can use the policy returned by our approximation as an initial solution of any reopening approximation. Numerical results on small to large instances show that our approximation, compared to existing approaches, returns much faster an availability policy generating slightly higher expected revenue. They also highlight the acceleration of existing approximations when our approach is used as a starting solution. In a second part, driven by the previous results, we seek to generalize the previous approach to any choice behavior. We first represent any demand in the form of buying paths forming a demand tree. This demand tree is the second important concept of this thesis. Each buying path is non-parametric so that we extend previous results by introducing new approximation accepting any choice behavior. It inherits the closing time availability policy and by consequence the no reopening. We then use the same linearization and extend the previous theoretical results. Parametric choice models return huge and intractable demand tree. To overcome this, we present an iterative resolution method based on a progressive construction of the demand tree by a successive addition of buying paths. We propose several heuristics to determine which buying path to add. We then conduct numerical experiments on small to large instances with parametric choice behaviour. The results are similar to those for nonparametric and the iterative method of resolution converges much faster to a good solution than existing approximations. In the last part, we focus on simulation for the availability policy problem. We propose a new fluid arrivals estimator to determinate the expected revenue. This fluid arrivals aspect is the third major concept of this thesis. It aggregates the different arrivals by segment for the entire booking period. It thus does not suffer from the randomness of ordered arrivals. Consequently, it requires only one evaluation and is invariant whereas the traditional discrete arrivals estimator can only reduce the variance by increasing the number of evaluations. However, we show that our estimator has a bias, unlike the traditional estimator, which can be arbitrarily large even if remains minimal in practice. We then experiment optimization-based simulation methods to solve the availability policy problem. We quickly conclude that the good convergence of these methods highly depends on the starting point provided by a mathematical programming model. This conclusion has been a motivation for the development of the previous approximations. Moreover, we show that our estimator is equivalent to most of these approximations. As a result, we discuss some applications for our estimator to support optimization. The numerical results on large-scale instances highlight the superiority of our estimator in terms of computation time. We also found only a little bias for all instances studied.


identifier: Bekkali, M. (2018). Analyses-diagnostics des vulnérabilités d'une organisation face aux utilisations des technologies de l'information et de communication  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Les technologies de l'information et de communication (TIC) représentent un élément incontournable pour le développement des organisations. Elles interviennent dans tous les aspects de la chaîne de valeur et leurs utilisations aident les organisations à atteindre leurs objectifs stratégiques et à réaliser leurs missions. Le Centre risque & performance (CRP) oriente actuellement ces travaux de recherche pour développer une nouvelle approche pour mieux identifier et comprendre les vulnérabilités liées aux utilisations effectives des TIC dans les organisations. Ce mémoire présente la démarche proposée aux gestionnaires des organisations de type petite et moyenne taille pour effectuer des analyses-diagnostics des vulnérabilités liées aux utilisations des TIC. Le premier objectif vise à amener les gestionnaires à caractériser les vulnérabilités technologiques que leurs organisations doivent considérer dans les prises de décision concernant le choix d'une technologie et le choix des stratégies à mettre en place pour assurer le maintien, le rétablissement, la reprise et la sécurité de ces technologies. Le deuxième objectif est de permettre la compréhension des dépendances avec les fournisseurs de ces technologies et les vulnérabilités liées à 'externalisation des TIC. La démarche proposée est centrée sur la caractérisation des vulnérabilités internes et externes face aux utilisations des TIC. La prise en compte des connaissances obtenues à partir du portrait de l'organisation, du profil des vulnérabilités et du portrait de l'état de préparation permet aux gestionnaires des organisations de concevoir une vision globale sur les enjeux technologiques de leurs organisations. La considération des dépendances avec les fournisseurs des services de TIC dans les analyses-diagnostics des vulnérabilités technologiques a permis de commencer une réflexion chez les gestionnaires sur les critères de choix de leurs fournisseurs de TIC et de les soutenir dans les prises de décision concernant les choix stratégiques.  ABSTRACT: Information and communication technologies (ICT) are considered an essential element for the development of organizations. Their uses help organizations achieve their strategic goals and accomplish their missions. The research center risk & performance of Polytechnique Montreal is currently trying to develop a new approach to better identify and understand vulnerabilities related to the actual uses of ICT in the organizations. This thesis presents the approach proposed to the managers of organizations of small and medium size to carry out diagnostic analyzes of vulnerabilities related to the uses of ICT. The main purpose is to help managers to characterize all the technological vulnerabilities that their organizations need to consider when making decisions about selecting or changing technology and to choose the useful strategies to maintain, recover and to secure the selected technology. The second purpose is to get the managers to better understand the dependencies link between their organizations and its ICT suppliers and the vulnerabilities related to the outsourcing of their ICT. The proposed approach focuses on characterizing internal and external vulnerabilities related to the uses of ICT. Using the knowledge obtained from the organization's portrait, the vulnerability profile and the readiness profile, the managers have a global vision on the technological issues of their organizations. Including the dependency link between the organizations and its ICT suppliers in the diagnostic analyzes has made it possible for managers to think about selecting new criteria for choosing their ICT suppliers and to support them in their decision-making about certain strategic choices.


identifier: Nassif, G. (2018). Data Analysis From an Internet Of Things System in a Gas Station Convenience Store  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le numérique est de plus en plus populaire et peut être appliquée à plusieurs industries et entreprises afin d'améliorer la productivité et extraire des informations de marketing. Ce travail de recherche s'adresse sur le potentiel des applications d'exploration de données dans un magasin numérisé de vente au détail traditionnel. L'objectif est de démontrer que grâce à un système IoT, des informations peuvent être extraites à partir des données collectées à l'aide des méthodes appropriées, tel que les méthodes d'exploration de données. Nos objectifs ont été réalisés en installant des capteurs Bluetooth dans un dépanneur de station d'essence dans la ville de Laval et en recueillant des données provenant des appareils Bluetooth des clients. Ces appareils incluent tous les téléphones intelligents et les montres intelligentes équipés de la technologie Bluetooth. Une collecte automatisée a été faite sur une durée de une semaine. À partir des données collectées, une première analyse a été effectué pour trouver une corrélation entre le RSSI et les distances réelles dans le but de tracer le mouvement des clients dans le magasin. Ces analyses ont montré que la précision des capteurs n'est pas assez forte pour démontrer un mouvement précis des clients. Pour s'adapter au manque de précision observé, la prochaine étape a été de regarder les données des capteurs comme des événements de présences ou absences dans les zones autours de chaque capteur. Avec les présences identifiées, une proportion de volume d'activité dans chaque zone a été établi comme donnée pour être utilisée avec les rapports de ventes du magasin pour en construire un arbre de décision. Nos résultats ont démontré que des informations peuvent être extraites à partir de la construction de ces arbres de décision qui contiennent des données venant d'un système IoT bien mis en place dans un environnement de vente au détail traditionnel.  ABSTRACT: Digitalization is increasingly popular and can be applied to multiple industries and businesses to improve productivity and extract marketing insights. This research work looks at the potential of data mining applications in a digitalized traditional retail store. The goal is to demonstrate that through the means of an IoT system, insight can be extracted from the collected data with the proper tools, such as data mining methods. This has been done by installing Bluetooth beacons in a gas station convenience store in the city of Laval and collecting data coming from the customers Bluetooth devices. These devices include all smartphones and smart watches equipped with Bluetooth. An automated collection of data was done for a duration of one week. From the collected data, a first analysis was done to find a correlation between the RSSI and real distances to trace customers pathways within the store. These analysis showed us that the sensors precisions are not high enough to show a precise client pathway within the store. To adapt to this lack of precision, the next step was to look at the data from the sensors as events of presences or absences in the zones around each sensor. With each presence identified, a proportion of volume of activity in each zone has been established as data to be used with the store's sales report to build a decision tree. Our results have showed that useful information can be extracted from a properly constructed decision tree with data coming from an IoT system put in place in a traditional retail environment.


identifier: Brunet, F. (2018). Conception parasismique des contreventements concentriques pour les structures industrielles lourdes en acier  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: RÉSUMÉ Plusieurs grands complexes industriels au Canada sont localisés dans des zones sismiques importantes. Les structures doivent donc être conçues pour résister à de fortes secousses sismiques sans subir de dommages majeurs. La conception parasismique de ces structures est généralement effectuée de la même manière que pour les bâtiments standards alors que les propriétés dynamiques pour ces deux catégories de structures divergent grandement. Qui plus est, les règles de conception parasismique du Code national du bâtiment du Canada ont été développées principalement pour des structures régulières de bâtiments à vocations résidentielle, commerciale ou institutionnelle.  ABSTRACT: ABSTRCT Several heavy industrial complexes in Canada are located in major seismic zones. These structures must be designed to withstand strong seismic forces without major damage. The seismic design of these structures is usually done in the same way as for standard buildings while the dynamic properties for these two categories of structure are greatly different. Also, the seismic design rules of the National Building Code of Canada have been developed primarily for standard structures of the residential, commercial or institutional category. In 2014, Annex M: Seismic Design of Industrial Steel Structures was created and incorporated into the CSA S16-14 standard with the aim of providing guidelines for the seismic design of heavy industrial structures.


identifier: Paquin, C. (2018). Modelling Environmental Effect Dependencies with Principal Component Analysis and Bayesian Dynamic Linear Models  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les infrastructures de tous les types vieillissent et leur état doit être vérifié régulièrement pour détecter les dégradations et pour planifier les opérations d'entretien. Dans les dernières décennies, les technologies des capteurs ont grandement évolué et les capteurs sont dorénavant abordables et accessibles. Ceci résulte en une utilisation grandissante des capteurs dans le domaine de la surveillance de l'état des structures, ou Structural Health Monitoring (SHM). SHM fait généralement référence à un système avec trois éléments principaux : le système de capteurs, le système d'analyse des données et l'évaluation de l'état de la structure.  ABSTRACT: Infrastructure of all kinds are ageing over time, and their state has to be analyzed regularly to detect degradation and to plan maintenance operations. In the last decades, sensor technologies evolved significantly, and they are now affordable and accessible, which results in an increased use in the field of monitoring structural behaviours, commonly referred to as Structural Health Monitoring (SHM). SHM refers to a system with 3 major components : the sensor system, the data processing system and the assessment of the structural health.


identifier: Weller, J.-N. (2018). Predicting Next Kidney Offer for a Kidney Transplant Candidate Declining Current One  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Un patient atteint d'insuffisance rénale terminale est confronté à un choix difficile lorsqu'un rein d'un donneur décédé lui est offert. Il peut ou bien accepter, ou bien attendre une meilleure offre en restant sous dialyse. La décision associe le patient et son néphrologue, qui doivent, à deux, parvenir au meilleur choix pour le patient dans un processus appelé Prise de Décision Participative (PDP). D'une part, environ 500 personnes étaient en attente d'une transplantation rénale en 2017 au Québec. Parmi elles, 54 sont décédées sur la liste d'attente la même année. Le temps d'attente moyen des patients transplantés en 2017 était de 493 jours. D'autre part, des reins de moindre qualité qui auraient pu bénéficier à des patients à risque ne sont pas utilisés. Pour certains patients, accepter un rein de qualité inférieure augmente les chances de survie par rapport à attendre en dialyse. De plus, les chances de succès à long terme d'une transplantation diminuent avec le temps passé sous dialyse. Cependant, il peut être avantageux pour les patients prioritaires d'attendre une meilleur offre. Par conséquent, une méthodologie et des outils mathématiques pour développer une PDP éclairée augmenteraient la qualité et le nombre de greffes, la survie et la satisfaction des patients, la confiance des médecins dans leurs recommandations, diminueraient les dépenses de santé et les reins non-utilisés. Toutefois, les outils qui existent à ce jour pour ce faire ne nous paraissent pas adéquats. En effet, ils visent en général à recommander au patient la décision à prendre, en se fondant sur des critères souvent incomplets, au lieu de l'informer. Notre travail s'inscrit dans un projet de recherche plus général qui a été séparé en deux questions pour lesquelles le patient aimerait des réponses afin de prendre une décision. Notre travail répond à la seconde question en supposant la première résolue comme une boîte-noire. 1. Qu'advient-il si j'accepte l'offre ? Combien de temps un patient comme moi peut-il espérer survivre avec ce rein ? Ce temps est-il très différent du temps de survie espéré pour un donneur médian ? 2. Qu'advient-il si je refuse l'offre ? Combien de temps vais-je devoir attendre pour une prochaine offre ? Quelle est la qualité espérée d'une telle offre ? Combien de temps devrais-je attendre pour une meilleure offre que l'offre actuelle ? Nous considérons un système d'attribution par pointage de reins de donneurs décédés. Des offres sont faites au patient selon son rang sur la liste d'attente, déterminé par une fonction de pointage à chaque arrivée de donneur. Soit x un patient auquel un rein y0 est offert. Nous cherchons à prédire le temps T auquel le prochain rein Y sera proposé à x. Sachant q un prédicteur de la qualité d'une greffe (le temps de survie par exemple), nous souhaitons estimer q(x, Y ) ainsi que le temps de prochaine meilleure offre (T|q(x, Y ) > q(x, y0)). Nous modélisons l'arrivée de donneurs éligibles (c'est-à-dire compatibles et réellement proposés au patient) par un processus ponctuel de Poisson non-homogène de paramètre constant par morceaux. En pratique, nous estimons ce paramètre à l'aide des donneurs arrivés au cours des deux années précédant l'offre. Pour chaque donneur, nous évaluons s'il aurait été éligible pour le patient en considérant différentes dates dans le futur (afin de tenir compte de l'évolution du temps d'attente et de l'âge dudit patient). En définitive, notre algorithme apprend la distribution complète de l'offre suivante pour ce patient. L'on peut fournir au patient le temps espéré E(T) de prochaine offre (avec intervalles de confiance obtenus par bootstrapping) et t95%, temps auquel le patient aura obtenu une offre avec probabilité 0.95. Pour valider notre algorithme, nous utilisons des données fournies par Transplant Québec. Nous démontrons que comparer les quantiles prédits tα aux temps réels de prochaine offre permet d'estimer les quantiles empiriques sur l'ensemble du jeu de données. Nous démontrons qu'il est possible de comparer la moyenne des temps observés au même mois prédit E(T), tout en incluant les données censurées. La meilleure version de l'algorithme prédit fidèlement la distribution de T sur l'ensemble de test (712 offres : 569 observées, 143 censurées) : temps observés inférieurs aux t95% dans 94% des cas pour un C-index de 0.74. Nous introduisons une mesure de détection des erreurs de prédiction et de leur envergure. Enfin, nous utilisons le Kidney-Donor-Risk-Index (mesure de qualité reconnue en pratique) pour estimer la qualité de l'offre espérée comparativement à l'offre actuelle. Nous adaptons l'algorithme pour prédire l'espérance du temps de prochaine meilleure offre E(T|q(x, Y ) > q(x, y0)). Nous n'avons appliqué l'algorithme qu'à des données québécoises à ce jour, mais il s'étend à toute liste d'attente par pointage. Il est personnalisé, économe en temps de calcul, interprétable, s'adapte aux évolutions de la distribution de donneurs et permet d'informer le patient de multiples manières. Il inclut actuellement des limitations. Les prédictions sont mauvaises quand les données sont trop peu nombreuses ou pour certains types de patients. Enfin, l'algorithme néglige le risque de décès ou de sortie de la liste, d'où l'importance que le néphrologue confronte les résultats avec son expertise et que l'approche continue à être développée.  ABSTRACT: Patients with end-stage kidney disease waiting for a kidney transplant are confronted to difficult decisions when a deceased donor is proposed to them. They can either accept the offer, or wait for a potentially better offer, while remaining under dialysis. The decision involves both patient and physician who should evaluate together the alternative to find the best decision for the patient. This process is called Shared-Decision-Making (SDM). On the one hand, around 500 persons were waiting for a kidney transplant in 2017 in the province of Québec, and 54 died in the waiting-list the same year. The mean waiting time of transplanted patients in 2017 was 493 days. On the other hand, lower-quality kidneys are wasted which could have benefited to patients at risk. For some patients, getting a lowerquality kidney leads to better survival chances than remaining on dialysis. Moreover, the longer the waiting-time, the worse the expected outcomes of a future transplant. At the same time, some high-priority patients can benefit from waiting for a better kidney offer. Therefore, developing a methodology and decision-support tools to enhance informed SDM could at once increase quality and number of transplants, survival and satisfaction of patients, physicians' confidence in their advice, decrease organ wastage and healthcare expenditures for end-stage kidney disease. Yet, the mathematical tools which exist to foster SDM to date are not fully satisfactory. Indeed, they are designed most of the time to give an advice to the patient, based on little evidence, and not to inform him. Our work is part of a larger research project. It has been split in two questions that the patient would like answered in order to make his decision. Our work addresses the second question and assumes that the first one is solved as a black-box. 1. What happens if I say yes? How long is the kidney from this specific donor expected to survive in a patient like me? How different is this survival compared to the one of an average donor? 2. What happens if I say no? If I decline this offer, how long am I supposed to wait for another offer? What would be the expected quality of this offer? How long would I have to wait for a better offer than the current one? We consider a general scoring allocation system for deceased donors: offers are made to patients according to their rank on the waiting-list determined by a scoring function at each donor arrival. We consider a patient x getting a kidney offer y0. Our objective is to predict the time T at which the patient will get a next offer Y . Given a black-box q predicting the quality of a matching (for example time of survival), we want to estimate the quality of next offer q(x, Y ) and the time to next better offer (T|q(x, Y ) > q(x, y0)). The arrival of eligible donors (i.e. compatible donors who will actually be proposed to our patient) can be modelled as a non-homogeneous Poisson point process with piecewise constant parameter. We learn this parameter in practice using donors arrived up to two years before the current offer. For each donor y, we try to assess if she would have been eligible to our patient at different points in times in the future (accounting for update of patient's age and waiting-time). In the end, our algorithm predicts the whole distribution of next offer for a specific patient. This enables to provide the patient with the expected time to next offer E(T) (and bootstrapping derived confidence intervals) and t95%, time by which he will have had an offer with 95% confidence. We validated our algorithm on data provided by Transplant Québec. We proved that we could compare the actual predicted quantiles tα to the observed times to next offer and estimate the empirical quantiles over the whole dataset. We also proved that we could group the predicted expected times to next offer by month and compare them to the averaged observed times while accounting for censored values. The best version of the algorithm predicts faithfully the distribution of T on our test set (712 offers: 569 uncensored, 143 censored): actual observed times lower than predicted t95% for 94% of the observations and concordance-index 0.74. We introduced a measure to detect bad predictions and study their importance. Finally we used the well-known Kidney-Donor-Risk-Index to estimate the next offer's expected quality and compare it to the current one. We adapted our algorithm to predict the mean time to next better offer E(T|q(x, Y ) > q(x, y0)). Though we only applied our algorithm to data from Québec, it is applicable to any scoring waiting-list. It is a highly personalised and interpretable on-line algorithm, it is not timeconsuming, captures long-term trends in donors' arrival and leads to many ways of informing the patient. Of course, it currently has limitations. Bad predictions occurred for different reasons: too little data, special type of patient. Furthermore, we did not include the risk of death or removal from the list. Thus, it is important the physician should be able to confront the results to her expertise and it is also important to continue developing the approach.


identifier: Chibok, M. (2018). Modèles de génération et de distribution de déplacements en vélopartage  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le vélopartage est un mode de déplacement qui connaît une popularité soutenue depuis la deuxième moitié de la dernière décennie. Les systèmes de ce genre sont aujourd'hui dotés de technologies de l'information permettant les enregistrements des nombreux emprunts et retours de bicyclettes qui y sont effectués. Ces bases de données grandissantes ont permis une étude de la mobilité urbaine qui a elle-même parallèlement évolué. La Ville de Montréal s'est munie de son propre système de vélos en libre-service nommé BIXI en 2009. Une des particularités de ce dernier sont les stations modulables, retirées à chaque fin d'année et redéployées la saison suivante.  ABSTRACT: Bikesharing is a transport mode that has seen a continuous popularity since the second half of the last decade. It now integrates information technologies which can record every location and return of bikes that are made. Studies on bikesharing grew in parallel, in part with the help of these trip databases. The City of Montreal has launched its own bikesharing system named BIXI in 2009. One of its features is the modular aspect of the stations, which are removed before each winter and reinstalled in the spring. This means that the Montreal network can be optimized based on usage and territorial changes that occur year after year. This is in relation with strategic planning. In this sense, this research project objective is to deepen the understandings of the usage variability that exists in the BIXI network. Furthermore, this document puts forward the application of classical modeling methods on this contemporary transport mode.


identifier: Bouchard, É. (2018). Analyse de la consommation énergétique de véhicules électriques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La majorité des analyses de consommation énergétique, autant au niveau des véhicules conventionnels que des véhicules électriques, se basent sur des cycles de conduite. Les cycles de conduite permettent de représenter différents comportements de conduite dans diverse conditions. Or, l'une des plus grandes lacunes dans l'élaboration des cycles de conduite est la faible disponibilité de données réelles. Les cycles de conduite présents dans la littérature ont pour limitations le nombre de journées d'enregistrements, le nombre de véhicules utilisés ainsi que le nombre de chauffeurs différents qui participent à l'étude.  ABSTRACT: Most of the studies on energy consumption estimation for conventional and electric vehicles are based on driving cycles. These driving cycles aim to represent typical driving behaviors in different situations. One of the biggest gaps in driving cycle elaborations is the limited availability of realistic data. Most of the studies reveal that the main limitations are the amounts of recording days and the number of different vehicles or drivers.


identifier: Murugananthan, U. (2018). Impact de l'interaction sol-structure sur la conception des fondations superficielles des cadres concentriques en acier  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les études antérieures ayant démontré qu'il est possible de tirer profit du bercement des fondations superficielles lors de secousses sismiques sans mettre à risque l'intégrité structurale, une approche de conception visant un tel comportement est proposée par la norme CSA A23.3-14. Étant donné que la procédure de conception des fondations est régie par la norme de béton CSA A23.3-14, celle-ci est davantage adaptée aux systèmes de reprises de charges sismiques en béton tel que les murs de refend. La validation du comportement des fondations dimensionnées selon cette norme qui supportent des systèmes en acier tel que des cadres à contreventements concentriques est à réaliser.  ABSTRACT: Past studies have shown that it is possible to take advantage of the rocking of shallow foundations under earthquake events without hindering structural stability. Therefore, the CSA A23.3-14 standard proposes an approach that aims to design a foundation for a rocking behavior. Since the procedure for foundation design is governed by the concrete standard CSA A23.3-14, it is more adapted for concrete seismic force resisting systems such as shear walls. The validation of the behavior of shallow foundations designed with this standard which support steel seismic force resisting systems such as braced frames is to be made.


identifier: Rochette Deslauriers, D. (2018). Performances hydraulique et microclimatique des saillies de trottoir végétalisées conçues pour la rétention des eaux pluviales  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les pratiques de gestion optimales (PGO) des eaux pluviales sont devenues essentielles à mettre en oeuvre afin de limiter les impacts de l'urbanisation et des changements climatiques. L'une d'entre elles, la biorétention, est une PGO permettant d'assurer le contrôle qualitatif et quantitatif de l'eau de ruissellement. Celle-ci est implantée dans les dépressions en amont des bassins versants.  ABSTRACT: Best management practices (BMPs) have become an important part of stormwater management over the last few decades. Research has shown they can be a cost-effective option to reduce not only pollution but also peak flow and stormwater volumes. Thus, they can play an important role in the mitigation of climate change and urbanization negative effects.


identifier: Conover, D. (2018). Trajectory Generation for a Quadrotor Unmanned Aerial Vehicle  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le domaine des véhicules aériens sans pilote de type multicoptères a connu une progression substantielle au cours de la dernière décennie. La génération et le contrôle des trajectoires ont été au centre des préoccupations de ce nouveau domaine, avec des méthodes qui permettent d'exécuter des manoeuvres complexes dans l'espace.  Plusieurs efforts ont été faits pour exécuter ces manoeuvres en utilisant la commande non linéaire, notamment la commande par platitude différentielle. Cependant, l'absence de théorie pour l'estimation des dérivées d'ordre supérieur a empêché l'application expérimentale de plusieurs de ces techniques. Ce travail explore tout d'abord l'approche par composition séquentielle pour l'exécution de manoeuvres à travers des fenêtres étroites. Cette technique implique la combinaison de plusieurs contrôleurs théoriquement simples afin de produire un résultat complexe. Les résultats expérimentaux réalisés dans le Laboratoire de Robotique Mobile et de Systèmes Automatisés à Polytechnique Montréal démontrent la validité de cette approche, en produisant des manoeuvres précises et répétables. Cependant, on atteint rapidement les limites d'une telle méthode dans les applications du monde réel, du fait de son manque de précision initiale et l'absence d'évaluation de faisabilité. Ce mémoire se concentre ensuite sur le développement d'une architecture d'estimation d'état basée sur le filtre de Kalman linéaire afin de fournir en temps réel des estimés des 2e et 3e dérivées de la position d'un quadricoptère (appelées respectivement accélération, et àcoup ou jerk). Des filtres de complexités différentes sont développés afin d'incorporer toute l'information disponible sur le système pour améliorer l'estimé résultant. On obtient alors un estimateur d'état complet qui utilise les mesures de position et d'accélération, ainsi que les entrées de commande, et fournit des estimés pour la rétroaction. Un contrôleur du jerk augmenté basé sur la théorie de la commande optimale est ensuite développé afin de valider cet estimateur. Il est conçu de façon à utiliser le jerk, l'accélération, la vitesse et la position du drone ; sans rétroaction de chacun de ces termes, le système est alors instable. Des tests sont effectués afin d'examiner les performances de l'estimateur et du contrôleur. Tout d'abord, le quadricoptère est chargé de suivre diverses entrées de référence dans l'espace pour assurer sa stabilité. Le contrôleur permet de suivre au plus près ces références, comme réalisé en simulation. Le contrôleur doit ensuite suivre un changement de référence afin d'évaluer la précision de l'estimateur développé. Les résultats montrent que l'estimation en temps réel du jerk suit adéquatement les valeurs hors ligne. Pour autant que nous le sachions, c'est la première mise en oeuvre dans le monde réel du retour de jerk pour contrôler un multicoptère.  ABSTRACT: The field of multirotor unmanned aerial vehicles (UAVs) has seen substantial progression in the past decade. Trajectory generation and control has been a main focus in this domain, with methods that enable the performance of complex three-dimensional maneuvers through space. Efforts have been made to execute these maneuvers using concepts of nonlinear control and differential flatness. However, a lack of theory for the estimation of higher-order dérivatives of a multirotor UAV has prevented the experimental application of several of these techniques concentrated on trajectory control. This work firstly explores the existing control approach of sequential composition for the execution of quadrotor manoeuvres through narrow windows. This technique involves the combination of several theoretically simple controllers in sequence in order to produce a complex result. Experimental results conducted in the Mobile Robotics and Automated Systems Laboratory (MRASL) at Polytechnique demonstrate the validity of this approach, producing precise and repeatable manoeuvres through narrow windows. However, they also show the limitations of such a method in real world applications, notably its initial inaccuracy and lack of feasibility evaluation. This thesis then focuses on the development of a state-estimation architecture based on linear Kalman filter techniques in order to provide a real-time value of a quadrotor UAV's second and third derivatives (referred to as acceleration and jerk, respectively). Filters of different complexities are developed with the goal of incorporating all available system information into the resulting estimate. A full-state estimator is produced that uses a quadrotor's position and acceleration measurements as well as control inputs in order to be usable for feedback. A jerk-augmented controller based off of optimal control theory is then developed in order to validate this estimator. It is designed in such a way to use the UAV's jerk, acceleration, velocity and position as design parameters and to be unstable without feedback in each of these terms. Tests are conducted in order to examine the performance of both the estimator and controller. Firstly, the quadrotor is commanded to track various reference inputs in 3D space to ensure its stability. The controller tracks these references very closely to simulated responses. The controller is then asked to follow a changing reference in order to evaluate the precision of the developed estimator. Results show that the real-time estimation of the jerk follows offline values adequately. To the best of our knowledge, this is the first application to implement the feedback of a multirotor UAV's jerk in real-world experimentation.


identifier: Ferry, F. (2018). Identification de relations entre personnes et biens immobiliers à partir de données textuelles  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Une grande partie de l'information présente sur le web et dans les bases de données l'est sous forme de textes. Ces données sont difficilement exploitables de façon automatique et il est impossible de procéder à des requêtes particulières sur celles-ci, puisqu'elles ne sont pas décrites par des métadonnées. Structurer ces données est un enjeu de taille qui permettra de les rendre plus accessibles et exploitables. De nombreuses méthodes d'extraction d'informations à partir de textes bruts ont vu le jour. Les plus répandues reposent sur des algorithmes d'apprentissage automatique et font appel à différentes techniques pour représenter les mots. Ces techniques sont indispensables et permettent de mettre en valeur certaines informations, comme la nature des mots, leur fonction, leur répartition dans le corpus, ou encore leur sémantique. Dans le cadre de ce projet, nous allons travailler avec les données du Répertoire du Patrimoine Culturel du Québec. Ce répertoire inventorie l'ensemble du patrimoine immobilier, mobilier et immatériel du Québec.Toutefois, la classification actuelle présente des problèmes majeurs et ne répond plus aux besoins du Ministère de la Culture et des Communications du Québec (MCC). C'est pourquoi, en vue d'une refonte de la base de connaissances, le MCC nous a proposé de nous intéresser aux relations pouvant exister entre des biens immobiliers et des personnes (physiques ou morales). Ces relations sont décrites dans les synthèses historiques des biens immobiliers ; des textes décrivant chacun l'histoire d'un bien immobilier. Il existe déjà des relations modélisées dans le répertoire, mais dans l'optique d'une refonte de la classification, nous proposons une application capable de peupler de façon automatique la future base de connaissances. Les données d'entrée de notre problème sont donc, pour chaque bien immobilier, une synthèse historique relatant l'histoire du bien immobilier et une liste de personnes qui ont été en relation avec ledit bien. La question de recherche est de savoir si une approche basée sur l'apprentissage machine est suffisante pour extraire les relations à partir de ces synthèses.  ABSTRACT: A lot of information on the Web and in databases is in raw texts. If the raw text is easily understandable for humans, it is more difficult to process it with machines. This is why structuring data is a big challenge, that will allow making data more accessible and exploitable. There are numerous information extraction methods from raw texts. The most popular are based on machine learning and word representation to take into account some information like semantic, word distribution, etc. In this project, we will work with data from the Repertoire of Cultural Heritage of Quebec. This repertoire brings together real estates, person, movable heritage and intangible cultural heritage of Quebec. The current classification does no longer meet the needs of the Ministry of Culture and Communication of Quebec. This is why, to help to redesign the knowledge base, we propose an application to extract relations between real estates and persons or group of persons. Each real estate has a historical synthesis which describes its history, and cite persons who played some role in its history. Thus, our goal is to process these syntheses to extract these relations. Ultimately, this application should help to settle the future knowledge base. Input data of our problem are, for each real estate, a historical synthesis and a list of persons who are in relation with this real estate. Our research question is to determine if a machine learning-based approach is enough to extract relations from the syntheses. For each pair hreal estate, personi, we will first isolate the context around each mention of the person in the historical synthesis of the real estate. We found out, by browsing the data, that information describing relation is very often near the mention of the person. We define the context either by a fixed number of words surrounding the mention, either by the sentence containing the mention. Then we use a word representation model to transform context into a vector. Thus, we have a vector for each pair hreal estate, personi. This vector will then be given to a supervised machine learning algorithm (support vector machine or multilayer perceptron) to predict the relation it represents. These algorithms are trained on data extracted from the Repertoire of Cultural Heritage of Quebec, and are tested on a manually annotated corpus (extracted from the repertoire and annotated by us).


identifier: Vandal, F. (2018). Conception et évaluation des ponts isolés sismiquement au Québec en tenant compte des effets des basses températures  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'utilisation d'équipements spécialisés, tels que les isolateurs sismiques en élastomère fretté avec noyau de plomb, est une solution envisageable pour diminuer les effets des secousses sismiques. Toutefois, les effets des basses températures inhérents au contexte canadien sont encore mal connus et peu d'informations sont disponibles à ce sujet, notamment, pour les intégrer dans un processus de conception de ponts pourvus d'isolateurs sismiques en élastomère fretté. Au Canada, l'introduction de la conception sismique basée sur la performance dans la norme S6-14 permet aux concepteurs d'ajouter des critères de conception, d'élargir le nombre d'analyses requises et de mieux contrôler le comportement des ponts.  ABSTRACT: The use of specialized devices for seismic isolation, such as Lead-rubber bearings (LRB), has been considered a promising solution to reduce the effects of seismic loads on bridges and improve their structural performance. However, the effects of low temperatures inherent to the northern climates such as in Canada have to be investigated further as little information can be found on this subject, particularly regarding the integration of low temperature effects in the design of bridges equipped with LRBs. In Canada, the introduction of performance-based seismic design of bridges in the 2014 edition of the Code CSA S6 allows designers to account for several design criteria and to extend the number of analyses required for a better control of the anticipated behaviour of bridges.


identifier: Charland, B. (2018). Analyse et conception de murs de refend ductiles couplés en acier avec poutres simplement assemblées dans les bâtiments multi étagés de moyenne hauteur  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le mur de refend ductile en acier est un système de reprise des charges latérales très performant pour les bâtiments multi étagés. Sa ductilité, sa rigidité et la redondance qu'il offre en font un système de choix pour la résistance aux charges sismiques. Le mur de refend est constitué d'un cadre en acier dans lequel est insérée une plaque élancée qui dissipe de l'énergie par la formation de champs de tension. Pouvant être en grande partie préfabriqué en usine, son utilisation peut également permettre de réduire les délais d'érection au chantier. Malheureusement, les coûts de fabrication élevés empêchent souvent son utilisation dans les bâtiments au Canada. De plus, pour les bâtiments plus hauts, les dimensions du mur doivent être augmentées et la préfabrication en usine et la livraison deviennent plus difficiles.  ABSTRACT: Ductile steel plate walls are a very efficient lateral force resisting system in multi-story buildings. Its high ductility, stiffness and redundancy make it an ideal choice for resisting seismic loads. A steel plate wall is composed of a steel frame with a thin infill plate welded inside of it. During a severe earthquake, energy is dissipated through yielding of the infill plate in the form of a diago-nal tension field. Erection time on the work site can be greatly reduced by pre-assembling the wall in the shop before sending it out. However, the high fabrication costs often preclude from using the system in buildings in Canada. Additionally, for taller buildings, wider walls are re-quired, which cannot be preassembled in the shop and shipped to the site.


identifier: Amini, N. (2018). Biological Ion Exchange Filters as an Alternative to Biological Activated Carbon in Drinking Water  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Enlèvement de la matière organique naturelle (mon) pose un problème pour les utilitaires de la petite eau potable. Échec d'optimiser la suppression du NOM et sa présence dans l'eau affecte le système de l'eau qui provoque la mauvaise qualité esthétique de l'eau avec le compromis de goût et d'odeur. En outre, le problème de santé associé à la présence de NOM dans les résultats de système de distribution de l'eau dans la formation de produits cancérogènes connus comme désinfectant sous-produit (DBP). En outre, le NOM perturbe le processus de traitement de l'eau dans des arrêts comme membrane fouling et une diminution du taux d'oxydation du fer et du manganèse. En ce qui concerne les impacts négatifs précités du NOM, différentes stratégies ont été étudiés et a suggéré de supprimer le NOM des ressources en eau comme la coagulation, membrane, oxydation, adsorption réversible, charbon actif (AC) et l'échange d'ions (IEX).  ABSTRACT: Natural organic matter (NOM) removal poses a challenge to small drinking water utilities. Failure to optimize the removal of NOM and its presence in water affects the water system, thereby causing poor aesthetic quality of water with compromised taste and odor. In addition, a health concern associated with the presence of NOM in water distribution systems is the formation of carcinogenic products known as disinfectant by-products (DBPs). Besides, NOM disrupts the process of water treatment in cases such as membrane fouling and a decrease in the oxidation rate of iron and manganese. Considering the aforementioned adverse impacts of NOM, different strategies have been studied and suggested to remove NOM from water resources such as coagulation, membrane filtration, oxidation, reversible adsorption, activated carbon (AC) filtration, and ion exchange (IEX).


identifier: Chen, L. (2018). Improving the Seismic Response of Tall Braced Streel Frames with Segmental Elastic Spine  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les cadres contreventés en acier conventionnels sont largement utilisés comme systèmes de résistance à la force latérale contre les tremblements de terre pour leur réponse sismique légère et ductile. Cependant, de nombreuses études ont prouvé que les cadres à contreventement concentrique (CBF) et les cadres à contreventement excentré (EBF) sont enclins à un mécanisme d'effondrement à étage mou. Les dommages sont susceptibles de se concentrer sur un seul étage après le début de la production de l'élément de dissipation d'énergie (entretoise ou maillon) à l'étage correspondant.  ABSTRACT: Conventional steel braced frames are widely used as lateral force resisting systems against earthquakes for their light weight and ductile seismic response. However, numerous studies have proven that both concentrically braced frames (CBFs) and eccentrically braced frames (EBFs) are prone to soft-storey collapse mechanism. Damage is likely to concentrate on a single storey after the energy dissipating component (brace or link) at corresponding storey starts to yield.


identifier: Li, R. (2018). Recommandations conversationnelles dans le domaine des films  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Au delà des systèmes de recommandations basés sur les préférences passées des utilisateurs, une discussion avec un ami ou un libraire peut souvent ajouter de la richesse dans les recommandations obtenues, en plus d'être plus naturelle et agréable. Les recommandations conversationnelles sont un problème qui a attiré peu d'attention dans la recherche. Toutefois, les performances des nouvelles architectures de réseaux de neurones dans le domaine du dialogue permettent de s'attaquer à des problèmes aussi complexes que celui-ci. Une des raisons pour lesquelles ce problème n'a pas reçu beaucoup d'attention est le manque de données. Les jeux de données existant dans ce domaine sont souvent synthétiques ou très peu volumineux. Au cours de ce projet de recherche, nous cherchons à créer un nouveau jeu de données pour les recommandations conversationnelles, et à l'exploiter pour développer un chatbot de recommandation. Nous choisissons le domaine cinématographique puisque c'est une application très classique des systèmes de recommandation. Le nouveau jeu de données proposé comprend un ensemble d'entraînement de 10000 conversations, ainsi qu'un ensemble de test de 1300 conversations, dont les utilisateurs sont tous distincts de ceux de l'ensemble d'entraînement. Ces données ont été récoltées via Amazon Mechanical Turk. Dans chaque dialogue, un participant est censé demander des recommandations de films, tandis que l'autre doit les donner. Nous proposons une architecture de réseaux de neurones basée sur le Hierarchical Recurrent Encoder-Decoder utilisant ces données. Le jeu de données de 10000 dialogues est vraisemblablement très petit en comparaison d'autres corpus de dialogues utilisés en apprentissage profond, contenant jusqu'à plusieurs millions de dialogues. Ces données ne suffisent pas à entraîner un modèle comme le Hierarchical Recurrent Encoder-Decoder sans qu'il ne fasse du sur-apprentissage. Notre approche inclut donc deux sous-composantes qui peuvent être pré-entraînées, utilisant ainsi d'autres sources de données pour compenser la faible taille de notre jeu de données. Un premier module analyse le sentiment par rapport à chacun des films mentionnés dans la conversation. Ce sentiment servira d'entrée pour le module de recommandation. Ces deux modules sont entraînés en utilisant les étiquettes associées à chaque mention de film dans nos données, ainsi que le jeu de données MovieLens. Enfin, notre décodeur a une structure spéciale qui lui permet d'inclure ces recommandations explicites.  ABSTRACT: Beyond classical recommendation systems, a discussion with a friend or a librarian will often add richness in recommandations, and be more natural and enjoyable. Conversational recommendations have not drawn a lot of attention in research. But the recent advances in deep learning allow to tackle more and more complex problems. One reason why few works have dealt with conversational recommendations is the lack of data. Indeed, existing data sets of recommendation dialogues are often synthetic or too small. During this research project, we gather a new data set of conversational recommendations, and use it to develop a recommendation chatbot. We chose to focus on movies, since it is a standard application of recommendation systems. The newly gathered data set comprises a training set of 10000 conversations and a test set of 1300 conversations. The test set was collected with a distinct pool of workers. These dialogues were collected via Amazon Mechanical Turk. In each dialogue, one participant is the movie seeker and has to ask for recommendations, the other is the recommender. We propose a neural network architecture based on a Hierarchical Recurrent Encoder-Decoder and train it using our data set. 10000 dialogues is quite small in comparison to other corpora used in deep learning, that may contain up to several million conversations. 10000 conversations is not enough to train a vanilla Hierarchical Recurrent Encoder-Decoder without overfitting. We adress this issue by including sub-components that can be pre-trained using other data sources, thus compensating for the small size of the data set. A first module analyzes the sentiment with respect to each movie mentioned in the conversation. This sentiment will provide the input to the recommender module. These two modules are trained using the liked/disliked labels associated with each movie mention in our data set, and the MovieLens data set. We modify the decoder so it can make use of those explicit recommendations when generating sentences. We also experiment with more complex variants of this architecure. We introduce a latent variable, or additional connections. It seems that the small size of the data doesn't allow us to correctly train such complex models, and our first model gives the best results.


identifier: Safari, M. (2018). Stochastic Richelieu River Flood Modeling  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La modélisation hydrodynamique est un élément fondamental du génie hydraulique. Elle permet de créer des modèles de bassins versants et de rivières pour la prédiction des inondations. La simulation des phénomènes d'inondation est un sujet de plus en plus important dans le domaine de la recherche en hydraulique. Compte tenu des exigences d'évaluation spécifiques dans les plans d'ingénierie des risques d'inondation, la modélisation des inondations devient très importante dans le génie hydraulique. La délimitation probabiliste des zones inondables joue un rôle déterminant dans les plans d'ingénierie des risques. Cette tâche importante est réalisable à l'aide de la simulation post-inondation et de la détermination des limites de l'étendue des inondations avec leurs probabilités d'occurrence correspondantes dans les zones étudiées.  ABSTRACT: Hydrodynamic modeling including watershed, river and flood modeling is a fundamental part of hydraulic engineering. In this regard, simulation of flood phenomena is an increasingly important subject in hydraulic research domain. Considering specific evaluation requirements in flood risk engineering plans, flood modeling is becoming highly important based on hydrological method (rainfall-runoff) or hydraulic parameters in Hydraulic engineering.


identifier: Cauchy, X. (2018). Approaching Typical Metallic Conductivities in Polymer Nanocomposites for Lightning Strike Protection  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: as this additional metal along with its adhesive and matrix contributes to the weight without benefits on the structural front. A better technology is sought. Upon gradually incorporating conductive fillers in a non-conductive matrix, the material undergoes a sudden change from an insulator to a conductor at a concentration called the percolation threshold which differs for every matrix-filler combination and filler dispersion state. Research on carbon nanotubes composites has highlighted the ability of high aspect ratio fillers to reach percolation at a very low concentration. However, issues with contact resistance between individual particles inhibit the maximum performance such composites can historically reach. If a polymer composite is to fulfill the requirements of lightning strike protection, the filler used should display simultaneously a high conductivity, a low contact resistance and a propensity to form connected networks through the matrix. One strategy to obtain such a combination of properties is to force the percolation of metallic fillers through self-organization upon forming the composite. We explored such an avenue by combining an aqueous colloidal epoxy dispersion with a water-based silver precursor ink. Upon solvent evaporation, elemental silver precipitates preferentially in the continuous aqueous phase, effectively segregating the conductive phase in a connected topology and thus promoting the conductivity of the composite. A very low percolation threshold was achieved, at only 0.27 vol.%, whereas typical silver fillers percolation occurs around 20 vol. %.  ABSTRACT: ABSTRACT Among all performance targets a new aircraft design seeks to achieve, reduction in weight is of primary importance since it has a direct influence on the energy costs. In pursuing this target, an increasing proportion of composite materials has been introduced into modern aircrafts' structures. Perhaps the most important structural component, the fuselage has not been spared by change. Every change requires adjustment, and thus the problem of lightning strikes to aircraft has resurfaced as the conductive aluminum skin was replaced by a lower conductivity carbon fiber/polymer composite counterpart. Bonding a continuous metallic mesh to the surface of the skin has solved the problem, only to see the quest for mass minimization resume as this additional metal along with its adhesive and matrix contributes to the weight without benefits on the structural front. A better technology is sought. Upon gradually incorporating conductive fillers in a non-conductive matrix, the material undergoes a sudden change from an insulator to a conductor at a concentration called the percolation threshold which differs for every matrix-filler combination and filler dispersion state. Research on carbon nanotubes composites has highlighted the ability of high aspect ratio fillers to reach percolation at a very low concentration. However, issues with contact resistance between individual particles inhibit the maximum performance such composites can historically reach. If a polymer composite is to fulfill the requirements of lightning strike protection, the filler used should display simultaneously a high conductivity, a low contact resistance and a propensity to form connected networks through the matrix. One strategy to obtain such a combination of properties is to force the percolation of metallic fillers through self-organization upon forming the composite. We explored such an avenue by combining an aqueous colloidal epoxy dispersion with a water-based silver precursor ink. Upon solvent evaporation, elemental silver precipitates preferentially in the continuous aqueous phase, effectively segregating the conductive phase in a connected topology and thus promoting the conductivity of the composite. A very low percolation threshold was achieved, at only 0.27 vol.%, whereas typical silver fillers percolation occurs around 20 vol. %.


identifier: Sadeghi, A. (2018). Agent-Based Model of Fab Lab Communities  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Étant donné que les concepts d'innovation socio-technologique ont accéléré à la direction de la personnalisation massive, la fabrication par des laboratoires "Fab Lab" sera le prochain domaine intéressant à trouver son chemin vers la personnalisation dans un contexte collaboratif. Elle a été reconnue comme la prochaine révolution industrielle (Morel & Le Roux, 2016; Troxler, 2013), puisqu'elle peut soutenir de nouvelles innovations technologiques collaboratives en autorisant des individus à utiliser leurs ressources locales et de trouver leurs solutions économiques pratiques (Gershenfeld, 2006; Morel, Dupont, & Lhoste, 2015). Ce nouveau concept de collaboration communautaire peut être utilisé dans différents segments de service fournissant, c'est-à-dire des fins éducatives, des solutions de production, des pratiques personnelles, etc. Pourtant, il n'y a pas assez d'études pratiques pour aider le processus de choisir les stratégies les plus appropriées et des méthodes pour développer des interactions personnelles par les types différents de communautés Fab Lab. En conséquence, une simulation à base d'agent semble être un outil utile pour soutenir la conception des Fab Labs comme le futur modèle répandu pour les processus d'innovation, de fabrication ou d'apprentissage des compétences. Cette étude propose un modèle à base d'agent qui a été simulé en utilisant la plateforme AnyLogic et a été développé par un codage Java supplémentaire. En tenant compte de divers facteurs, il a été évalué par certaines techniques de vérification et de validation. De plus, deux séries d'expériences ont été menées pour soutenir la validité de ce modèle puisqu'il n'y a pas de données empiriques ni de variantes historiques disponibles pour comparer et vérifier les résultats de cette simulation avec une communauté Fab Lab réelle. En plus, d'autres expériences ont été menées afin d'étudier l'impact du seuil de déclenchement et l'intensité des programmes de motivation sur les interactions des membres de la communauté. Les résultats ont découvert des influences indéniables des programmes de motivation avec différentes configurations sur des communautés Fab Lab en termes de durée de la vie active, niveau de fait d'être actif, la compétence/ la connaissance transférée. Néanmoins, l'application des résultats dans certaines situations réelles peut révéler les contraintes cachées réelles pour améliorer ce modèle.  ABSTRACT: Considering that socio-technological innovation concepts have been accelerating in the direction of mass customization, fabrication through labs “Fab Lab” is going to be the next interesting domain to find its way toward customization in a collaborative context. It has been recognized as the next industrial revolution (Morel & Le Roux, 2016; Troxler, 2013) since it can support new collaborative technological innovations by empowering individuals to use their local resources and to find their practical economic solutions (Gershenfeld, 2006; Morel et al., 2015). This new concept of community-based collaboration can be used in different service providing segments, i.e. educational purposes, production solutions, personal practices, etc. Yet, there are not enough practical studies to assist the process of choosing the most appropriate strategies and methods to develop personal interactions through different types of Fab Lab communities. Accordingly, an agent-based simulation seems to be a useful tool to support the design of Fab Labs as the future widespread model for innovation, fabrication, or skill learning processes. This study proposes an agent-based model that was simulated using the AnyLogic platform and was developed by supplementary Java coding. In consideration of diverse factors, it was evaluated by some verification and validation techniques. Moreover, two series of experiments were carried out to support the validity of this model since there is neither related empirical data nor historical variants available to compare and check the results of this simulation with a real Fab Lab community. Besides, other experiments were conducted in order to study the impact of the triggering threshold and the intensity of motivation programs on interactions of the community members. The results uncovered undeniable influences of motivation programs with different setups on Fab Lab communities in terms of active lifespan, level of activeness, transferred skill/ knowledge. Nevertheless, applying the results in some real situations can reveal the actual concealed constrains to improve this model.


identifier: Brodeur-Grenier, A. (2018). Analyse structurale de la mine de Mont-Wright de la Province de Grenville orientale, Fermont, Québec  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Financée par le programme Mitacs Accélération en partenariat avec ArcelorMittal Exploitation minière s.e.n.c (AMEM), cette étude vise à réaliser une analyse structurale permettant de mieux comprendre la géométrie du gisement de la mine de Mont-Wright de la Province de Grenville orientale, qui est contrôlée par un style de plissement de roches suggérant un motif polyphasé et par des failles fragiles. En disposant d'une qualité d'affleurements en trois dimensions inégalée dans tout le Grenville, le gisement occupe également une position stratégique pour étudier l'évolution tectonique de la Ceinture parautochtone de la Province de Grenville orientale.  ABSTRACT: This project was funded by the Mitacs Accélération program in partnership with ArcelorMittal Mining SENC (AMEM). This work aims at documenting the ductile and fragile deformation patterns of the Mount Wright iron mine of the eastern Grenville Province. The objective of this project aims to decrease the probability of finding waste rocks in unexpected flanks of map-scale folds and improve the brittle faults modeling process. With the occurrence of high quality three-dimensional outcrops, this work further fills a gap in our knowledge of the tectonic evolution of the eastern Grenville Province Parautochtonous belt.


identifier: Sheehy, G. (2018). Development of a Spatial Offset Raman Spectroscopy (SORS) Platform for Biological Tissue Interrogation  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La spectroscopie Raman (RS) devient un outil de plus en plus populaire pour le diagnostic du cancer. Mesurant la diffusion inélastique de la lumière associée aux modes de vibration des molécules, le signal Raman est spécifique à la composition moléculaire d'un échantillon. Lorsqu'il est mesuré sur un échantillon biologique, le signal Raman peut être utilisé pour la caractérisation et l'identification de celui-ci, et ainsi mener à un diagnostic. De plus, le signal Raman est entièrement intrinsèque et peut être couplé à un algorithme d'apprentissage automatique permettant la classification de tissus en temps réel. Au cours de la dernière décennie, une technique baptisée spectroscopie Raman à décalage spatial (SORS) a été utilisée afin d'augmenter la profondeur de pénétration du signal Raman dans les tissus biologiques. Cependant, aucun modèle empirique n'a été établi permettant de relier le décalage spatial et la profondeur de pénétration pour une large gamme de propriétés optiques d'échantillons. De plus, l'effet de l'ouverture numérique (NA) des fibres optiques sur le signal SORS acquis reste inexploré. Ce projet consiste en la conception et la validation d'une plateforme de caractérisation SORS pour l'interrogation de tissus biologiques. Tout d'abord, un système d'acquisition Raman existant a été optimisé et modernisé pour être utilisable avec une plate-forme de caractérisation SORS. En remplaçant les contrôleurs laser et en reprogrammant le logiciel d'acquisition, le contrôle de puissance laser a été amélioré et le temps d'acquisition a été réduit. Deuxièmement, les outils logiciel de traitement et de classification des signaux Raman existants ont été mis à jour afin d'inclure des algorithmes d'extraction d'information et de permettre aux modèles de classification d'être exportés et validés sur de nouvelles données. Enfin, une plate-forme de caractérisation SORS a été conçue et validée sur des fantômes optique nylon-PDMS à deux couches. En procédant à par enduction centrifuge du PDMS sur les disques de nylon, il a été possible d'obtenir de manière répétable une couche supérieure de 500 ± 50 um de PDMS. Du TiO2 a été ajouté au mélange de PDMS avant l'enduction ce qui a permis de modifier le coefficient de diffusion du PDMS. Les coefficients de diffusion des fantômes ont été mesurés de 0 cm−1 à 30 cm−1.  ABSTRACT: Raman spectroscopy (RS) is becoming an increasingly popular tool for cancer diagnosis. Because RS measures inelastic light scattering based on the vibrational modes of molecules, Raman signal is specific to a sample's molecular composition. Thus, when performed on tissue, spectroscopic signal can be used for characterization and identification leading to a diagnosis. In addition, Raman signal is entirely label-free and can be coupled with machine learning algorithms for real-time tissue classification. In the past decade, a technique referred as Spatially Offset Raman Spectroscopy (SORS) has been used to increase the Raman signal penetration depth in biological tissue. However, no empirical model has been established to link spatial offset and penetration depth for a large range of sample optical properties. In addition, the effects of the optical fibers numerical aperture (NA) on SORS acquired signals remains unexplored. This project presents the design and validation of a SORS characterization platform for biological tissue interrogation. First, an existing Raman acquisition system has been optimized and modernized to be usable in conjunction with a SORS characterization platform. By replacing the laser controllers and by reprogramming the control software, the laser power control has been improved and the acquisition time has been reduced. Then, existing Raman signal processing and classification toolboxes have been upgraded to include feature engineering algorithms and to allow trained classification models to be exported and cross validated on unseen data. Finally, a SORS characterization platform has been designed and validated on two-layer nylon-PDMS based optical phantoms. By spin coating PDMS on nylon disks, it was possible to a uniform 500 ± 50 um PDMS top layer. TiO2 was added to the PDMS mix prior to spin coating to modify the PDMS diffusion coefficient. Phantoms diffusion coefficient were measured between 0 cm−1 to 30 cm−1.