identifier: Hétier, G. (2018). Étendre la spécification de programmes C concurrents et les vérifier par une transformation de source à source  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'utilisation croissante de systèmes informatiques critiques et l'augmentation de leur complexité rendent leur bon fonctionnement essentiel. Le model-checking logiciel permet de prouver formellement l'absence d'erreurs dans un programme. Il reste cependant limité par deux facteurs : l'explosion combinatoire et la capacité à spécifier le comportement correct d'un programme. Ces deux problèmes sont amplifiés dans le cas de programmes concurrents, à cause des différents entrelacements possibles entre les fils d'exécutions. Les assertions et les formules logiques LTL sont les deux formalismes de spécification les plus utilisés dans le cadre du model-checking logiciel. Cependant, ils sont limités dans un contexte concurrent : les assertions ne permettent pas d'exprimer des relations temporelles entre différents fils d'exécutions alors que les formules LTL utilisées par les outils actuels ne permettent pas d'exprimer des propriétés sur les variables locales et les positions dans le code du programme. Ces notions sont pourtant importantes dans le cas de programmes concurrents. Dans ce mémoire, nous établissons un formalisme de spécification visant à corriger ces limitations. Ce formalisme englobe LTL et les assertions, en permettant d'exprimer des relations temporelles sur des propositions faisant intervenir les variables locales et globales d'un programme ainsi que les positions dans le code source. Nous présentons aussi un outil permettant de vérifier une spécification exprimée dans ce formalisme dans le cas d'un programme concurrent codé en C. Notre formalisme se base sur la logique LTL. Il permet de surmonter deux des principales limitations rencontrées par les variantes de LTL utilisées par les outils de model-checking logiciel : manipuler des positions dans le code et des variables locales dans les propositions atomiques. La principale difficulté est de définir correctement dans l'ensemble du programme une proposition atomique lorsqu'elle dépend d'une variable locale. En effet, cette variable locale n'a de sens que dans une partie limitée du programme. Nous résolvons ce problème en utilisant le concept de zones de validité. Une zone de validité est un intervalle de positions dans le code source du programme dans laquelle la valeur d'une proposition atomique est définie à l'aide de sa fonction d'évaluation. Une valeur par défaut est utilisée hors de la zone de validité. Ceci permet de limiter l'utilisation de la fonction d'évaluation aux contextes où tous ses paramètres locaux sont définis.  ABSTRACT: Critical programs and IT systems are more and more broadly used. Simultaneously, their complexity increase. More than ever, it is crucial to ensure their correctness. Software model-checking is a verification technique that allows to formally prove the absence of errors in a program. However, it faces two main issues: combinatorial explosion and the ability to specify the correct behavior of a program. These issues are amplified for concurrent programs because of the interleaving between threads. Assertions and LTL formulas are the most used specification formalism for software model-checking. However they are restricted in a concurrent context. On the one hand, it is not possible to express temporal relations between threads or events of the program using only assertions. On the other hand, LTL formulas that are supported by the main software model-checkers does not allow to use local variables and program locations, whereas program locations are often a convenient way to check the synchronization between threads. In this report, we establish a specification formalism aiming to overcome these issues. This formalism is a superset of both LTL and assertions. It allows to express propositions that use global and local variables and propositions, and to build temporal relations on these propositions. Then, we introduce a tool allowing to check for the correctness of concurrent C programs specified with the formalism we introduce. Our formalism is based on the LTL logic. It tackles the problems of code location manipulation in specification and the use of local variable in atomic propositions. The main difficulty is to properly define an atomic proposition in the whole program when it depends on a local variable, as the local variable is defined only in part of the program. We solve this issue using the concept of validity area. A validity area is an interval of code locations in which the value of an atomic proposition is computed using its evaluation function. A default value is used out of the validity area. Hence, it is possible to limit the use of the evaluation function to the lexical contexts where all local parameters are defined.


identifier: Leclerc, P. (2018). Dépolymérisation du polystyrène par pyrolyse micro-onde  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Cette thèse présente le développement de nouveaux outils ainsi que de nouvelles connaissances fondamentales sur le recyclage du polystyrène par pyrolyse microonde, sans toutefois se limiter exclusivement à ce matériau. Tout d'abord, la cinétique de la dépolymérisation du polystyrène par pyrolyse microonde est étudiée. Pour ce faire, un analyseur thermogravimétrique microonde suivant les recommandations du Kinetics Committee of the International Confederation for Thermal Analysis and Calorimetry (ICTAC) sur la collecte des données est développé. Cet appareil permet de mesurer la masse et la température d'un échantillon durant sa pyrolyse microonde. L'utilisation d'une microcellule de charge permet une analyse précise de la masse avec des valeurs aussi petites que 0.3 g et une erreur inférieure à 5 %. Pour ce qui est de la température, il est nécessaire d'utiliser un appareil de mesure adéquat pour un environnement microonde. C'est pourquoi un thermomètre muni d'une thermopile infrarouge a été conçu sur mesure. Afin de mesurer la température de la réaction elle-même et non la température du réacteur et de son environnement, deux filtres optiques sont ajoutés à la thermopile. L'isothermicité du milieu réactionnel est atteinte avec une masse de récepteurs microondes (carbure de silicium) de 3 g et le taux de chauffe est contrôlé en ajustant manuellement la puissance des microondes. Une fois calibrées, la microcellule de charge et la thermopile infrarouge permettent de collecter des données de qualité nécessaires au développement cinétique de la pyrolyse microonde. Ces caractéristiques font de cet analyseur thermogravimétrique microonde le plus précis et le plus fiable disponible dans la littérature. Bien qu'utilisé dans cette thèse pour l'étude cinétique de la pyrolyse microonde du polystyrène, cet appareil peut être utilisé pour n'importe quel type de matériau. Ensuite, c'est avec ce nouvel analyseur que les paramètres cinétiques (énergie d'activation, E, facteur préexponentiel, ln(A), et modèle de réaction, f(α)) sont déterminés en suivant, cette fois-ci, les recommandations de l'ICTAC sur l'analyse des données thermogravimétriques. Premièrement, des expériences utilisant trois taux de chauffe linéaires différents sont réalisées : 24.5, 38.5 et 49.5 °C min-1. Deuxièmement, afin d'estimer ces paramètres, une méthode de model-fitting est appliquée sur les données expérimentales pour des conversions entre 0.05 et 0.95. Différents modèles de réactions sont comparés et le choix du modèle se fait en fonction de deux tests statistiques : le coefficient de détermination (R2) et la somme des carrés des résidus (RSS). Appliqués aux données expérimentales et aux données prédites, ces tests ont permis d'estimer que l'énergie d'activation de la décomposition du polystyrène par pyrolyse microonde E est de 45 kJ mol-1, que le facteur préexponentiel ln(A) est de 3.6 et que le modèle de réaction est un random scission représenté par la fonction f(α) = 2(α1/2-α). Des analyses conjointes de thermogravimétrie conventionnelle montrent que le modèle de réaction de la pyrolyse conventionnelle du polystyrène est le même que pour la pyrolyse microonde. C'est son énergie d'activation qui est différente : 4.5 fois plus élevée. Cette différence majeure soulève plusieurs questionnements, notamment quant à l'impact réel des microondes sur la pyrolyse. Pour y répondre, les propriétés diélectriques (constante diélectrique, ε', facteur de pertes diélectriques, ε'', et facteur de dissipation, tan δ) du polystyrène et de ses produits durant la pyrolyse sont mesurées en fonction de la température. La première hypothèse est de dire que les intermédiaires de polystyrène, et/ou ses produits, formés durant la pyrolyse réagissent avec les microondes et participent à la réaction de dépolymérisation. Malgré certaines tendances observées dans les résultats, les petites valeurs ainsi que les faibles variations dans les propriétés diélectriques ne peuvent justifier la diminution marquée de l'énergie d'activation de la pyrolyse microonde. La deuxième hypothèse est de dire que la température locale de la réaction n'est pas celle mesurée durant les expériences thermogravimétriques, mais qu'elle est en réalité beaucoup plus élevée. En fixant le ratio E/T dans la loi d'Arrhénius et en considérant l'énergie d'activation de la pyrolyse conventionnelle comme étant la seule et unique, des températures de réaction atteignant les 3000 °C sont possibles. Ce sont des expériences menées dans l'unité de pyrolyse microonde industrielle de Pyrowave inc. qui ont permis de confirmer cette hypothèse. La réponse réside dans l'observation suivante : des expériences de pyrolyse microonde opérant à un certain ratio de puissance microonde sur surface de récepteur microonde donnent des résultats identiques à des expériences de pyrolyse conventionnelle, et ce, pour une température de réaction de 100 °C inférieure. L'explication la plus plausible est que les deux réactions se produisent à la même température. Un simple bilan d'énergie sur une particule de récepteur montre que sa température de surface peut être très différente de celle du volume réactionnel. Le polystyrène fondu entourant les particules de récepteur agit comme un isolant thermique, mais pas diélectrique. Cela veut dire que les microondes traversent le polystyrène et se rendent aux récepteurs sans toutefois que l'énergie absorbée par ces derniers ne puisse s'en échapper. La conséquence directe de cette isolation est une augmentation de la température des particules de récepteur microonde et, par le fait même, de la vitesse de réaction. En effet, selon le ratio de puissance microonde sur surface de récepteur, elle peut augmenter jusqu'à 10 ordres de grandeur. Les analyses thermogravimétriques, le développement cinétique et les expériences industrielles prouvent ainsi que l'effet des microondes sur la pyrolyse du polystyrène est exclusivement thermique et non athermique. Finalement, une réalité industrielle touchant directement la pyrolyse microonde du polystyrène est traitée : la présence de contaminants dans les flux de déchets, plus particulièrement le papier. Pour en étudier son comportement, de la fibre de cellulose est utilisée comme modèle. Bien que la pyrolyse microonde puisse être effectuée avec une certaine quantité de contaminants dans le flux de polystyrène, la quantité et la qualité des produits sont affectées. Afin de quantifier ces derniers, des copyrolyses de polystyrène et de cellulose sont effectuées avec des ratios massiques de polystyrène : cellulose allant de 100 : 0 à 50 : 50. Les résultats montrent une synergie considérable entre les deux matières premières. D'abord, il y a une importante diminution dans la quantité des huiles produites, passant d'une fraction massique de 58.9 % pour la pyrolyse du polystyrène seul à 30.2 % pour une copyrolyse avec un ratio de 50 : 50. Ensuite, la présence de cellulose a un impact direct sur la composition des huiles, notamment au niveau du styrène, le produit d'intérêt dans la pyrolyse microonde du polystyrène, et de l'éthylbenzène, un sous-produit de la pyrolyse. La fraction massique de styrène dans les huiles passe de 60.3 % pour la pyrolyse du polystyrène seul à 43.1 % pour une copyrolyse avec un ratio de 50 : 50, alors que celle de l'éthylbenzène passe de 0.32 % à 7.25 % dans les mêmes conditions. L'apport d'hydrogène par la pyrolyse de la cellulose favorise l'hydrogénation du styrène en éthylbenzène et est le principal responsable de ce changement dans la composition des huiles. Finalement, l'augmentation ou la diminution dans la production de certains dimères et trimères de styrène, tels que le 1-Phenyltetralin, le 1,4-Diphenyl-2-butene et le 1,3-Diphenyl-1-butene, montre qu'il y a une compétition pour l'utilisation du styrène hydrogéné.  ABSTRACT: This thesis aims to develop new tools and fundamental knowledge on polystyrene microwave pyrolysis, without being limited to this material. Polystyrene depolymerization kinetics by microwave pyrolysis was studied using a microwave thermogravimetric analyzer that was developed following recommendations based on thermal data collection from the Kinetics Committee of the International Confederation for Thermal Analysis and Calorimetry (ICTAC). A micro load cell measured small masses (0.3 g) with excellent precision (<5 %), while for temperature measurements, a thermometer appropriate for a microwave environment and made from an infrared thermopile, was designed and built. To measure the reaction temperature and not the reactor wall temperature and its environment, two optical filters were added to the device. The isothermicity of the reaction was achieved with a mass of 3 g of microwave receptors (silicon carbide) and the heating rate was controlled by manually adjusting the microwave power. Once calibrated, the micro load cell and the infrared thermopile were able to collect quality data for polystyrene microwave pyrolysis kinetics development. The above characteristics make the microwave thermogravimetric analyzer the most precise and reliable analyzer of its kind in the literature. Applied to polystyrene in this thesis, it can be used with any pyrolysable material. Using this new analyzer, kinetics parameters (activation energy, E, pre-exponential factor, ln(A), and reaction model, f(α)) were determined following the ICTAC recommendations on thermal data analysis. First of all, experiments using three different linear heating rates were carried out: 24.5, 38.5 et 49.5 °C min-1. Secondly, to estimate the kinetics parameters, a model fitting method was applied to the experimental data over conversions of 0.05 to 0.95. Many reaction models were compared and two statistical tests were used to determine the correct one: the coefficient of determination (R2) and the residual sum of squares (RSS). Applied to the experimental and predicted data, the tests made it possible to estimate an activation energy E of 45 kJ mol-1, a pre-exponential factor ln(A) of 3.6 and a random scission reaction model with the function f(α) = 2(α1/2-α). When compared to conventional pyrolysis, they both had the same reaction model, but their activation energies were quite different: 45 kJ mol-1 for microwave pyrolysis and 200 kJ mol-1 for conventional pyrolysis. The difference was major and raised many questions, mainly on the real impact of microwaves on pyrolysis. To answer the above questions, polystyrene dielectric properties (dielectric constant, ε', dielectric loss factor, ε'', and dielectric loss tangent, tan δ) were measured over the pyrolysis temperatures. In the first hypothesis, polystyrene intermediates and/or its products formed during pyrolysis interacted with microwaves and participated in the reaction. The small values of their dielectric properties, however, could not justify the decrease in activation energy between microwave and conventional pyrolysis. Based on the second hypothesis, the reaction temperature was not the same as the one measured during the experiments, but was actually much higher. By fixing the E/T ratio in the Arrhenius equation and considering that the only real activation energy was the conventional one, temperatures as high as 3000 °C could be reached. Experiments carried out on the industrial microwave pyrolysis unit of Pyrowave Inc. confirmed this hypothesis. The key observation was the following: under certain conditions of microwave power and receptor area, microwave pyrolysis results were the same as those from conventional pyrolysis, although at a reaction temperature 100 °C lower. This could only be the result of identical reaction temperatures. A simple energy balance on a microwave receptor particle showed that its surface temperature could be very different from the bulk temperature. Being a good thermal insulator, but a bad dielectric material, melted polystyrene around the receptor particle let the microwaves pass through, but did not allow the energy to escape. The consequence was an increase in the reaction temperature and, as a result, an increase of the reaction rate. Depending on the pyrolysis conditions, the reaction rate could increase up to 10 orders of magnitude. The thermogravimetric analysis, the kinetics development and the industrial experiments proved that the effects of microwaves on polystyrene pyrolysis were exclusively thermal and not athermal. In conclusion, a current issue for industries concerning polystyrene microwave pyrolysis was studied: the presence of contaminants in the waste stream, more specifically of paper. Cellulose fiber was chosen as a model material. Even though microwave pyrolysis can support some contaminants in the feed, the quantity and the quality of its products may be affected. To quantify it, polystyrene and cellulose copyrolysis was performed with mass ratios of polystyrene : cellulose going from 100 : 0 to 50 : 50. Results showed a synergy between the two materials. First of all, a significant reduction in oil production passing from a mass fraction of 58.9 % when polystyrene was pyrolysed alone to 30.2 % for a 50 : 50 copyrolysis. Secondly, cellulose had a direct impact on the quality of the oil by changing its composition, mainly styrene and ethylbenzene. The mass fraction of styrene in the oil decreased from 60.3 % for polystyrene pyrolysis alone to 43.1 % for a 50 : 50 copyrolysis, while ethylbenzene increased from 0.32 % to 7.25 % under the same conditions. The hydrogen coming from the cellulose pyrolysis was responsible for the hydrogenation of styrene into ethylbenzene. Finally, the increase or decrease in certain dimer and trimer productions, like 1-Phenyltetralin, 1,4-Diphenyl-2-butene and 1,3-Diphenyl-1-butene, demonstrated that there was some competition for the hydrogenated styrene.


identifier: Benzennou, S. (2018). Amélioration de la qualité des huiles issues de la pyrolyse-microondes des déchets ménagers  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La conversion de la biomasse et des déchets en alternatives aux ressources fossiles est aujourd'hui une des priorités de la communauté scientifique. Cependant, ces nouvelles ressources sont complexes et les procédés existants ne sont pas encore en mesure d'offrir des produits compétitifs. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la production des liquides à partir des déchets. Nous avons opté pour une pyrolyse assistée par microondes.  Cette dernière technologie a offert la possibilité d'atteindre des taux de chauffe très élevés vu que le chauffage est intrinsèque au matériau diélectrique. Le matériau est chauffé directement sans avoir à passer par les parois du four ni de l'air chaud. Cependant, l'effet non thermique des microondes constitue toujours un débat entre les scientifiques qui croient en une chimie améliorée par microondes et ceux qui dénie tout effet autre que le chauffage.  Nous avons développé un analyseur thermogravimétrique pour trancher sur l'effet des microondes sur la pyrolyse des verres en papier. Nous avons compris par cet exercice l'importance du mode de chauffage et du mécanisme réactionnel pour conclure en un quelconque effet. À taux de chauffe élevé, les microondes et le chauffage électrique décomposent les verres en papier de manière similaires et peuvent être modéliser avec les mêmes paramètres cinétiques. Cependant, à taux de chauffe modéré, la pyrolyse microondes commence à une température apparente beaucoup moins élevée. Ceci est lié à la formation d'intermédiaire réactifs avec les ondes et qui atteignent des températures très élevées très rapidement et leur temps de résidence est en unité de temps assez petite pour ne pas être détectés par le thermocouple.  Le même réacteur a servi pour l'étude de la cinétique de la pyrolyse microondes catalysées par oxyde de calcium. Il en a résulté le fait que ce catalyseur permet de réduire les énergie d'activation correspondant à la pyrolyse des verres en papier ainsi que celles pour la production des gaz et liquides. Nous avons développé des modèles adaptés à nos données expérimentales et en les combinant à des données adéquatement corrigées de la littérature. Ces modèles ont été validés par des expériences à plus grande échelle.  Finalement, nous avons analysé l'amélioration de la qualité des huiles issues de la pyrolyse microondes des verres en papiers et du PEHD. Cette amélioration est substantielle dans le sens que la teneur en acide totale a été diminuée de moitié, celle en acétique acide de 30% et propénoïque acide de 65%. La viscosité des huiles du PEHD a été diminué de 30%. Et les chaines longues ont disparu des deux huiles. Des composés à valeur ajoutée ont substitué les acides et leur teneur a augmenté dans l'huile.  ABSTRACT: The conversion of biomass and waste into alternatives to fossil fuels is now one of the priorities of the scientific community. However, these new resources are complex and existing processes are not yet able to offer competitive products. In this thesis, we are interested in the production of liquids from waste. We opted for microwave assisted pyrolysis. This last technology has offered the possibility of achieving very high heating rates since the heating is intrinsic to the dielectric material. The material is heated directly without having to go through the oven walls or hot air. However, the non-thermal effect of microwaves is still a debate between scientists who believe in enhanced microwave chemistry and those who deny any effect other than heating. We have developed a thermogravimetric analyzer to decide on the effect of microwaves on the pyrolysis of paper glasses. We have understood from this exercise the importance of the heating mode and the reaction mechanism to conclude in any effect. At high heating rates, microwaves and electric heating break down paper cups molecules in a similar way and can be modeled with the same kinetic parameters. However, at moderate heating rate, the microwave pyrolysis begins at a much lower apparent temperature. This is related to the formation of intermediates reacting the waves and which reach very high temperatures very quickly and their residence time is in units of time small enough not to be detected by the thermocouple. The same reactor was used to study the kinetics of calcium oxide catalyzed microwave pyrolysis of paper cups. As a result, catalyst addition reduces the activation energy corresponding to the pyrolysis of paper cups as well as those for the production of gases and liquids. We have developed models fitted with our experimental data and combined them with data adequately corrected in the literature. These models have been validated by experiments on a larger scale setup. Finally, we analyzed the improvement of the quality of oils from the microwave pyrolysis of paper glasses and HDPE. This improvement is substantial in the sense that the total acid content has been reduced by half, acetic acid content by 30% and propionic acid by 65%. The viscosity of HDPE oils has been reduced by 30%. And the long chains have disappeared from both oils. Value-added compounds substituted the acids and their content increased in the oil.


identifier: Favre, É. (2018). Évaluation de la stabilité des ouvrages poids soumis à la submersion basée sur la dynamique numérique des fluides  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les crues extrêmes sont l'une des menaces les plus importantes pour la stabilité structurelle des ouvrages poids. Les conditions d'écoulement de l'eau, les champs de pression et les forces résultantes associées sont difficiles à quantifier avec précision pour les barrages-poids submergés. Les lignes directrices sur la sécurité des barrages proposent quelques règles empiriques pour tenir compte du champ de pression agissant sur la crête et les parements amont et aval lors de la submersion des ouvrages mais celles-ci restent des approximations. Les progrès de la dynamique numérique des fluides (Computational Fluid Dynamics - CFD) en ont fait une alternative intéressante, en termes de coût et de temps, par rapport aux modèles physiques qui étaient, jusqu'à récemment, les seuls outils disponibles pour étudier les effets hydrodynamiques sur les structures submergées.  ABSTRACT: Extreme floods are one of the most important threats to the structural stability of gravity structures. The water flow conditions, the related pressure fields and resultants forces are difficult to accurately quantify for overtopped gravity dams. Dam safety guidelines propose some rules of thumb to estimate the pressure field acting on the crest, the upstream and the downstream faces during overtopping of these structures, but these remain approximations. Advances in Computational Fluid Dynamics (CFD) have made it an attractive alternative, in terms of cost and time, compared to physical models that until recently were the only tools available to study the hydrodynamic effects on overtopped structures.


identifier: Ewane, M. S. (2018). Essais d'indentation sur un sol argileux de la mer Champlain  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les argiles Champlain recouvrent les basses terres de la vallée du Saint-Laurent au Québec, dans l'est du Canada. Ces argiles, déposées il y a approximativement 8500 à 12000 ans dans la mer Champlain, engendrent des ruptures et des tassements lorsqu'elles sont sous chargement. C'est pour pallier à ces problèmes spécifiques ainsi qu'à d'autres que, au cours des dernières décennies, un intérêt grandissant s'est développé autour de l'utilisation de principes d'ingénierie pour comprendre et expliquer les processus de fissuration qui ont lieu sur des échantillons d'argile intacts saturés à l'échelle macro/ micro.  ABSTRACT: Champlain clays cover the lowlands of the St. Lawrence Valley in eastern Canada. These clays, deposited approximately 12000 to 8500 years ago in the Champlain Sea, cause failures and settlements when they are under loading. It is to overcome these and other problems that over the last few decades there has been a growing interest in the use of engineering principles to understand and explain cracking processes that take place on the micro / nano scale.


identifier: Loranger, S. (2018). Discovery and Correction of Spatial Non-Uniformity in Optical Fibers: Towards the Fabrication of Perfect Ultra-Long Fiber Bragg Gratings for Applications in Non-Linear Optics  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les réseaux de Bragg (FBGs) sont des dispositifs tout-fibre communs en photonique et très utilisés en télécommunications comme filtres, réflecteurs sélectifs, compensateurs de dispersions et bien plus. Le sujet de cette thèse concerne les réseaux de Bragg ultra-longs, soit plus longs que la longueur typique des masques de phase (>20 cm). Les FBG ultra-longs ont la particularité d'avoir une très petite bande passante, un long temps de vie pour les modes de cavités distribués (DFB, cavité dont le champ des modes est distribué sur toute la longueur du réseau) et un grand chirp pour des FBG chirpé. Cette thèse étudie les cavités DFB ultra-longues à saut de phase, idéalement de π. Celles-ci comportent un seul mode de cavité à très haut facteur de qualité qui peut être utilisé comme laser lorsqu'un gain est présent. De tels lasers ont la propriété d'être monomode avec une largeur d'émission très fine en fréquence. Lorsqu'un gain non linéaire est présent, tel que du Brillouin ou Raman stimulé, ce qui est possible avec des FBGs ultra-longs, de tels lasers n'ont pas de restriction bande de longueurs d'onde, ce qui n'est pas le cas du gain des terres rares. En d'autres mots, ils peuvent être opérés à n'importe quelle longueur d'onde. Ces dispositifs ultra-longs spécialisés ont toujours été très difficiles à produire. Même avec les meilleurs systèmes, la reproductibilité de fabrication de FBGs ultra-longs de haute qualité était absente. À cause de cela, de tels dispositifs n'ont jamais été développés pour des applications commerciales. Cette thèse étudie les difficultés d'écriture de FBGs ultra-longs et démontre des solutions permettant une reproductibilité de haute qualité. La méthode d'écriture utilisée et étudiée au long de cette thèse est l'écriture en continu par modulateur électro-optique avec interféromètre de Talbot. La principale difficulté trouvée dans l'écriture de FBGs ultra-longs est la haute non-uniformité dans toutes les fibres optiques, une caractéristique difficile à mesuré et hautement néfaste pour les FBG ultra-longs. La solution proposée : faire une correction de phase pendant l'écriture afin de permettre un réseau parfait dans toute fibre. La thèse présente 4 articles montrant les limitations et solutions de la fabrication de FBGs ultra-longs ainsi que l'opération de laser DFB à fibre par gain Brillouin et Raman dans de tels FBGs. La thèse montre, dans la première publication, l'avantage de FBGs ultra-longs en démontrant un laser DFB avec un gain Brillouin dans de la fibre standard (SMF-28), au lieu de fibre hautement non linéaire typiquement utilisé pour de tels lasers.  ABSTRACT: Fiber Bragg gratings (FBGs) are common all-fiber devices in photonics and have been widely used in telecommunications as filter, selective reflectors, dispersion compensators and more. The subject of this thesis is specialised Ultra-long FBGs, which are defined as longer then the typical length of a phase mask ( >20 cm). Ultra-long FBGs have the particularity of having very narrow bandwidth, long lifetime for distributed feedback (DFB) cavity modes and high chirp for chirped FBGs. A DFB cavity is a single-longitudinal-mode long cavity, as the photon is trapped along the entire length of the FBG. This thesis studies ultra-long DFB cavities known as “phase-shifted” or “π-shifted” and have a single phase defect inside the FBG to create the high Q cavity mode, which can then be used as a laser if an active gain medium is present. Such lasers would have the property of narrow linewidth single-frequency operation. When used with non-linear gain, such as Stimulated Raman or Brillouin gain, which can be done with ultra-long FBGs, those lasers have no specific band of operation restriction, contrary to rare-earth gain. In other words, they can be operated at any wavelength. Those specialised ultra-long FBG devices have long been difficult to produce. Even with the best systems, reproducibility of high quality ultra-long FBGs has always been absent. Because of this, such device was never fully developed for commercial applications. This thesis studies the difficulties of ultra-long FBG writing and demonstrates solution for reproducible high-quality fabrication. Stimulated Brillouin and Raman scattering gain phase-shifted DBF ultra-long FBGs are then modeled, optimized and tested. The writing method is continuous writing using an electro-optic modulator driven Talbot interferometer. The main difficulty found in ultra-long FBG writing, is high non-uniformity found in all optical fibers, a characteristic difficult to measure and very detrimental for ultra-long FBGs. A solution was proposed for this: make a phase correction during writing to allow perfect FBGs in any fibers. The thesis presents 4 articles relating ultra-long FBG fabrication limitations and solutions as well as Brillouin and Raman DFB fiber laser operation in ultra-long FBGs. The thesis shows, in the first publication, the advantage of ultra-long FBG by DFB lasers using non-linear gain (Stimulated Brillouin Scattering) in standard fiber (SMF-28), instead of typical highly non-linear fibers.


identifier: Lamarche-Gagnon, M.-É. (2018). Développement de la méthode électrodiffusionnelle pour la mesure instantanée des deux composantes du frottement pariétal  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les travaux de cette thèse portent sur le développement de la méthode électrodiffusionnelle (ED), technique de mesure du cisaillement d'un fluide sur une paroi, en vue d'étendre son domaine d'utilisation et d'améliorer ses performances. Un post-traitement de données particulier a notamment été élaboré, permettant d'évaluer le module et la direction du gradient pariétal de vitesse instantané dans un écoulement instationnaire exposant de fortes fluctuations. Le principe derrière la méthode ED est, à la base, électrochimique : des ions contenus dans un fluide sont impliqués dans une réaction d'oxydoréduction se produisant à l'interface d'une sonde intégrée à la paroi. Sous certaines conditions (généralement peu contraignantes), il est possible de relier le courant électrique généré par cette réaction ou transfert de masse au gradient pariétal de vitesse du fluide. Toutefois, les modèles classiquement utilisés pour effectuer cette conversion limitent largement les performances des sondes ED lorsque des effets instationnaires et tridimensionnels apparaissent dans l'écoulement. Une approche novatrice est proposée dans cette thèse pour faire face à une telle situation, basée sur l'utilisation d'un problème inverse bidimensionnel. Cette démarche demande de résoudre numériquement les équations gouvernant la réaction électrochimique se déroulant à la sonde, laquelle peut essentiellement être représentée par l'équation de convection–diffusion (CD) des ions impliqués. Alors qu'un problème inverse avait déjà été utilisé avec la méthode ED avant les travaux présents, il n'avait été développé que pour la mesure du module du gradient pariétal de vitesse. Une hypothèse à la base de cette thèse est que, en ajoutant une dimension à ce problème, sa direction devient aussi accessible. Cette adaptation est possible grâce à l'usage d'une sonde dite tri-segmentée, capteur circulaire divisé en trois secteurs uniformes. Dans ces travaux, les équations définissant ce problème bidimensionnel sont d'abord développées et mènent ensuite à l'algorithme de résolution du problème inverse. Puis, l'approche est validée en simulant numériquement des mesures de sondes ED dans diverses conditions d'écoulement. Afin d'étudier le comportement fréquentiel des sondes ED et de compléter la validation du problème inverse, deux bancs de mesures ont été conçus et développés dans le cadre de cette thèse. Le premier consiste en un tunnel hydraulique, comportant une section d'essai formée de deux plaques parallèles séparées par un très mince interstice, de façon à générer un écoulement de Poiseuille caractérisé par un cisaillement élevé. Un dispositif de pulsation permet d'ajouter des fluctuations périodiques de forte amplitude à l'écoulement.  ABSTRACT: This thesis deals with the development of the electrodiffusion method (ED), a wall shear stress measurement technique for fluid flows, in order to enlarge its scope and improve its performance. In particular, a specific data post-processing is elaborated to assess the instantaneous two-dimensional wall shear rate, namely its magnitude and direction, in high amplitude unsteady flows. The fundamental principles behind the ED method are essentially electrochemical: ions contained in a fluid are involved in a redox reaction occurring at the very interface between the fluid and a probe, which is flush mounted to a wall. Under certain general (but not very constraining) hypotheses, it is possible to relate the electric current generated by this reaction or mass transfer to the fluid wall shear rate. However, models usually used to perform this conversion largely limit the performance of ED probes when unsteady and three-dimensional effects are encountered. An original approach is proposed in this thesis to deal with such a situation, based on a two-dimensional inverse problem. This method requires to numerically solve the equations governing the electrochemical reaction, which can essentially be represented by the convection-diffusion (CD) equation of the ions involved. While an inverse problem had already been used with the ED method before the present work, the available approach could only retrieve the magnitude of the wall shear rate. One fundamental hypothesis behind this thesis is that, by adding a dimension to this problem, the shear rate direction also becomes accessible. Such an adaptation is possible thanks to the use of the so-called three-segment probe, circular sensor divided into three uniform sectors. In this work, equations characterizing this two-dimensional inverse problem are first developed and a general algorithm is elaborated. The approach is then validated using a numerically generated database of mass transfer data corresponding to various flow conditions. In order to study the frequency response of ED probes and to complete the validation process of the inverse problem, two test benches were designed and built within the framework of this thesis. The first one generates a two-dimensional Poiseuille flow in a very thin channel so as to obtain a high shear rate flow under laminar conditions. Periodic fluctuations can be added to this flow using a piston pump. In the second apparatus, measurements are rather carried near a rotating and translating cylinder in a highly viscous fluid. The fluid's nature was such that the electrochemical diffusivity of the mixture is greatly reduced, thus establishing a harsh environment for an ED sensor.


identifier: Amrom, V. (2018). Lois de paroi pour les écoulements turbulents présentant des gradients de pression adverses  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire s'attarde sur l'utilisation de lois de paroi améliorées dans le cadre de la simulation d'écoulements turbulents. L'utilisation de ces lois de paroi est motivée par la réduction du coût de calcul des simulations grâce à l'utilisation de modèles simplifiés permettant de décrire le comportement du fluide dans les zones de proches parois. Dans le cadre de simulations RANS, on développe ici des lois de paroi couplables à des modèles bas Reynolds et sensibilisées aux gradients de pression. Cette nouvelle forme de lois de paroi est appelée consistante. En effet, la loi de paroi est créée à partir des solutions unidimensionnelles pour un écoulement de Couette par un certain modèle de turbulence. On assure de cette manière la consistance entre la loi et le modèle de turbulence. Tout d'abord, il s'agit de s'occuper de l'implémentation d'un algorithme éléments finis adaptatif permettant de résoudre les écoulements unidimensionnels. Cette procédure adaptative permet de s'assurer de la qualité des résultats et des maillages utilisés. De plus, la technique des solutions manufacturées est utilisée dans le but de vérifier les solutions obtenues. Dans un second temps, on procède à la construction de la tabulation des lois de paroi grâce à l'utilisation de l'algorithme précédemment développé. Cette tabulation se présente sous la forme d'une matrice à trois entrées : la position, le gradient de pression et les différentes variables physiques. Lors de son utilisation, les conditions limites du problème à l'étude y sont directement interpolées linéairement. La maîtrise se termine sur l'essai concluant de la tabulation créée pour le modèle k − w SST dans le cadre d'un écoulement turbulent unidimensionnel avec différentes distances de raccordement.  ABSTRACT: In this master's thesis, we focus on the utilisation of improved wall function for the simulation of turbulent flow. The use of these wall functions offers a reduced cost for the calculations of the simulations. Indeed, the simplified models allow to describe the behavior of the flow in the areas of near walls. In the RANS simulation framework, we develop wall functions that can be coupled to low Reynolds models of turbulence and sensitized to pressure gradients. This new form of wall functions is called "consistent". It is created from one-dimensional solutions for a Couette flow by a certain model of turbulence. In this way, we ensure the consistency between the law and the turbulence model. First, we take care of the implementation of an adaptive finite element algorithm able to solve the one-dimensional flow problems. This adaptive procedure allows us to claim the quality of the results and the meshes used. The method of manufactured solutions is also used to verify that the equations are rightly solved. Secondly, we create the tabulations of the wall functions thanks to the algorithm previously developed. This tabulation is a three index matrix : the position, the pressure gradient and the different physical variables. The boundary conditions of the problem under study can directly be interpolated linearly from the tabulations. The dissertation ends with the conclusive test of the tabulation created for the k − w SST model in the context of a one-dimensional turbulent flow with different connection distance.


identifier: Ramananarivo, M. (2018). Conception et fabrication d'une prothèse myoéléctrique biofidèle pour amputés huméraux  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La perte du membre supérieur affecte de manière majeure la capacité de l'amputé à réaliser ses activités, qu'elles soient professionnelles, sociales ou du quotidien. L'amputation ne se traduit pas seulement par un déficit mécanique, elle a aussi un impact psychologique important. Les 50 dernières années ont vu des progrès majeurs dans le domaine des prothèses. Ces progrès technologiques principalement dus aux avancées en robotique, miniaturisation et biomédical ont permis de concevoir des prothèses capables d'effectuer tous les mouvements humains et plus encore. Cependant ce progrès s'est fait au détriment de certaines attentes de base des amputés : porter une prothèse d'apparence naturelle dont le contrôle est intuitif à un coût raisonnable. Ce mémoire présente la conception d'une prothèse robotique pour amputés huméraux. Ce design est une alternative aux prothèses existantes et son développement est axé sur les attentes des utilisateurs. Pour faciliter la conception d'une commande intuitive, seules trois mobilités sont conservées : la flexion-extension du coude, la pronation-supination de l'avant-bras et la préhension de la main. Pour favoriser un comportement naturel du bras artificiel, une méthode de conception biofidèle est utilisée. Il en résulte une main anthropomorphique et un mécanisme d'avant-bras parallèle inspiré de la structure osseuse chez l'humain. Pour pallier la diminution du nombre de mobilités de la main, un mécanisme différentiel adaptatif sous-actionné est utilisé pour la préhension. L'assemblage a été pensé et conçu pour être démontable et réparable afin d'être utilisé pour de futurs développements. La fabrication additive a largement été utilisée, les limitations en termes de résistance mécanique et de précision de fabrication ont été prises en compte. Un prototype a été fabriqué. Il a permis de confirmer le potentiel de cette approche alternative et d'identifier ses limitations. À titre indicatif, en plus d'introduire un nouveau mécanisme de pronation supination, la prothèse développée propose une solution de bras artificiel concurrençant l'adaptabilité et l'apparence des solutions commerciales en se rapprochant de leurs mobilités tout en réduisant le coût d'un facteur 10.  ABSTRACT: The congenital or traumatic amputation of upper limbs lead to strong mobility and sociopsychological disabilities. The field of prostheses has seen major progress during the last 50 years. Those technological advances are the results of breakthroughs in robotics, miniaturization and biomedical science. Prostheses can now reproduce all the human arm movements and even more. However, those technological advances were made without taking into account the low user acceptance resulting from the lack of natural appearance and low intuitively of the control combined to excessive pricing. This project presents the design of a myoelectric biofidelic prosthesis for humeral amputees. This design is an alternative to the existing prostheses, the development is user centered. In order to facilitate the design of an intuitive control, the artificial arm uses only three mobility: the elbow's flexion-extension, the forearm's pronation-supination and the hand grasp. A biofidelic approach is used to get a more natural behavior of the prosthesis. This results in an anthropomorphic hand and a parallel mechanism for the forearm inspired by the human one. A differential underactuated adaptive mechanism is used for the grasp to compensate the diminution of driven degrees of freedom of the hand. The assembly is designed to be easily dismounted and repaired so it can be used for further development. Additive manufacturing has largely been used, the limitations in terms of mechanical resistance and manufacturing precision were taken into account. A prototype has been produced. It has confirmed the potential of this alternative design and has also identified the drawback of this solution. It introduces a new mechanism for the artificial limb's pronation supination and while challenging adaptability and appearance of commercial prosthesis, it stays close to their mobility and reduce their cost of a factor 10.


identifier: Bouchardy, A. (2018). L'innovation ouverte dans l'industrie automobile en France et au Canada  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire présente une analyse statistique quantitative de l'innovation ouverte dans les industries automobiles française et canadienne. La littérature présente de nombreux travaux de recherche sur l'innovation ouverte en générale. De plus, de nombreux travaux sont dédiés à une industrie particulière, cependant, l'industrie automobile reste peu présente dans ces travaux. Ainsi, la gestion de l'innovation ouverte dans l'industrie automobile ainsi que ses impacts restent relativement peu étudiés. Notre analyse résulte de l'évaluation des données du sondage en ligne intitulé : "L'innovation ouverte dans l'industrie automobile" auquel 25 entreprises ont accepté de répondre. Dans notre recherche, une étude exploratoire est menée. Celle-ci vise à déterminer comment interagissent différents concepts, propres à chaque entreprise et liés à l'innovation ouverte, au sein du modèle conceptuel mis en place. Les concepts abordés sont la grappe industrielle de l'automobile, la culture organisationnelle de l'entreprise , les objectifs stratégiques établis pour la pratique de l'innovation ouverte, les pratiques d'innovation ouverte, les risques qui y sont liés, la satisfaction par rapport aux résultats et l'évolution de l'innovation ouverte. Certaines des hypothèses de notre modèle conceptuel sont validées : les résultats montrent une industrie employant l'innovation ouverte bien qu'elle en craigne encore l'adoption.  ABSTRACT: This paper presents a quantitative statistical analysis of open innovation in the French and Canadian automotive industries. The literature presents a several research work on open innovation. Moreover, many works are dedicated to a particular industry, however, the automotive industry remains in minority in these works. Thus, the management of open innovation in the automotive industry and its impacts remain relatively unstudied. Our analysis results from the evaluation of the online survey data entitled: "Open innovation in the automotive industry" to which 25 companies have responded. In our research, an exploratory study is conducted. It aims to determine how different concept interact within the established conceptual model. The concepts used in this paper are the industrial cluster of the automotive, the culture of the company, the goal set for open innovation, its practices, its risks, its evolution and the satisfaction toward results. Some of the hypothesis of our conceptual model are confirmed: the results of the analysis show an industry where open innovation is used and feared.


identifier: Poissant, C. (2018). Exploitation d'une structure monotone en recherche directe pour l'optimisation de boîtes grises  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce projet se situe dans un contexte d'optimisation de boîtes noires industrielles. Celles-ci peuvent contenir des simulations numériques et des effets stochastiques, ce qui rend leur évaluation en un point couteuse en temps et leur comportement peut être bruité. En particulier, nous nous intéressons à des problèmes où, à l'augmentation d'une variable, l'utilisateur est en mesure de prédire l'augmentation ou la diminution de la valeur de la fonction objectif ou de l'une des contraintes qui constituent la boîte noire. C'est le cas pour le problème Kemano fourni par les ingénieurs de l'aluminerie Rio Tinto qui les guide hebdomadairement dans leur prise de décisions sur la gestion de leurs systèmes hydroélectriques. Le sens physique donné aux variables et aux contraintes permet aux ingénieurs de se prononcer sur l'existence d'effets monotones dans leur programme. Nous référerons à ce type de problèmes sous le terme «boîtes grises». Selon les ingénieurs de Rio Tinto, une meilleure calibration du modèle Kemano par un algorithme d'optimisation tel que MADS, un algorithme d'optimisation par recherche directe, permet un gain annuel d'environ 150 000 mégawatts par rapport à une calibration manuelle. D'où l'intérêt de ce projet, dont l'objectif principal est  d'aider MADS à trouver une solution réalisable le plus rapidement possible à l'aide de ces informations concernant l'effet de croissance des variables sur les fonctions de la boîte noire. Dans un contexte de boîte noire, il est sous entendu que «plus rapide» est synonyme de «moins d'évaluations de la boîte noire». À cette fin, nous avons bâti une base théorique solide grâce à une étude approfondie de la monotonie sur des cônes de fonctions à plusieurs variables. De cette étude, découlent une matrice de tendance ainsi qu'une direction de tendance qui serviront à guider MADS lors de l'optimisation d'une boîte grise. Nous proposons deux algorithmes (LS et T) pour exploiter concrètement les informations sur la monotonie par MADS par accélérer sa recherche d'un minimum local réalisable. Afin de mettre à l'épreuve ces techniques, elles ont été programmées à des fins expérimentales dans la version 3.7.3 du logiciel NOMAD, une implémentationen C++ de l'algorithme MADS. Trois problèmes tests, dont Kemano, ont servi à évaluer les performances de LS et T. Ces problèmes se sont avérés intéressants dans le cadre de ce projet, car les informations sur la monotonie ont été extraites de façons différentes : analytiquement, par échantillonnage et avec l'intuition de l'utilisateur. Selon la nature du problème, différentes conclusions ont été tirées sur les performances de LS et T.  ABSTRACT: This project is in the context of industrial blackboxes optimization. These may contain numerical simulations and stochastic effects, making their evaluation time-consuming and their behavior noisy. In particular, we are interested in problems where, when increasing a variable, the user is able to predict the increase or decrease in the value of the objective function or one of the constraints that constitute the blackbox. This is the case for the Kemano problem provided by engineers at the Rio Tinto aluminum smelter who guides them in their weekly decision-making on the management of hydroelectric dams. The physical meaning given to variables and constraints allows engineers to predict the existence of monotonic effects in their program. We will refer to this type of problems under the term "gray boxes". According to Rio Tinto engineers, a better calibration of the Kemano model by an optimization algorithm such as MADS, a direct search optimization algorithm, allows an annual gain of about 150,000 megawatts compared to a manual calibration. Hence the interest of this project, whose main objective is to help MADS find a workable solution faster with the information about the effect of a variable growth on functions of the blackbox. In a blackbox context, it is understood that "faster" is synonymous with "fewer blackbox evaluations". The main objective of this project is to help MADS, a direct search optimization algorithm,to find a feasible solution as quickly as possible with this information. In a blackbox context,it is implied that "faster" is synonymous with "fewer evaluations of the function". With this goal in mind, we have built a solid theoretical foundation through a thorough study of monotony on cones of multivariate functions. From this study, we derived a trend matrix and a trend direction that will guide MADS when optimizing a gray box problem. We propose two algorithms (LS and T) to concretely exploit monotonic information in MADS. In order to test these methods, they were programmed, for experimental purposes, in the version 3.7.3 of the NOMAD software, a C ++ implementation of the MADS algorithm. Three test problems,including Kemano, were used to evaluate the performance of LS and T. These problems have been interesting in the context of this project because the information on monotony has been extracted by different ways: analytically, by sampling, and from the intuition of the user. Depending on the nature of the problem, different conclusions have been drawn about the performance of LS and T.


identifier: Dubois, E. (2018). Comparaison de stratégies d'organisation du transport de patients inter-établissements à Montréal à l'aide d'un modèle de simulation  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les dépenses liées au transport de patients sont importantes pour les CIUSSS de l'île de Montréal, qui sont à la recherche de solutions pour en réduire les coûts. Ce projet a été effectué en collaboration avec les CIUSSS du Centre Sud, de l'Est de l'île, du Nord de l'île et de l'Ouest de l'île de Montréal. Des visites dans les établissements de ces CIUSSS nous ont permis de rencontrer du personnel médical et de bien comprendre les enjeux et l'organisation liés au transport de patients interétablissements. Les modes de transport existants sont variés et sont adaptés à différentes conditions cliniques de patients, aussi bien de patients mobiles sans aucun matériel médical que de patients nécessitant un moniteur cardiaque ou un transport en civière. Ces services sont la plupart du temps fournis par des compagnies de transport externes au réseau de la santé. Une cartographie des processus de choix du mode de transport, de l'accompagnement et de la réservation a été effectuée. Cette fusion est l'occasion de vérifier s'il est possible de mettre en place de la coordination entre les établissements pour l'organisation du transport, car actuellement les établissements réservent le transport de manière indépendante. Nous avons donc souhaité explorer des scénarios de planification de transport afin d'en estimer le gain financier potentiel. Nous avons pour cela identifié les critères ayant un impact sur le coût d'un transport : la planification (isolée ou coordonnée), le moment de la réservation, le choix du mode de transport et la structure de coût des transporteurs externes. Les scénarios sont basés sur le regroupement de patients effectué à partir de contraintes mettant en jeu ces critères. Le transport urgent de patients a été écarté de l'étude pour des raisons de sécurité, car il ne nous paraissait pas judicieux d'explorer des scénarios mettant en jeu des patients dont la condition clinique est instable. Un modèle de simulation à évènements discrets a été implémenté en ARENA afin de tester ces différents scénarios. Des historiques de transport des établissements rattachés aux CIUSSS ont été regroupés de manière à former une base de données rassemblant les informations nécessaires à l'exécution des scénarios : informations sur le lieu de départ et d'arrivée du transport, la date et l'heure, le matériel médical du patient et si un trajet retour est prévu. Les données étaient complètes pour les transports adapté et médicalisé et nous en avons utilisé certaines pour compléter les champs manquants notamment des trajets en taxi régulier. Toutes les données ont été anonymisées. Une analyse a été effectuée de manière à déterminer les lois de distribution et les probabilités qui seraient utilisées en entrée du modèle de simulation. Les résultats montrent que la structure de coûts actuelle des transporteurs ne favorise pas le regroupement de patients, et qu'à l'heure actuelle la gestion des RDV non plus. Les économies engendrées par les scénarios explorés ne sont pas assez significatives pour développer un effort collectif de coordination entre établissements et transporteurs et entre établissements eux mêmes. Une négociation avec les transporteurs et une réorganisation des heures de RDV seraient propices à des économies plus conséquentes.  ABSTRACT: Patient external transportation is a major portion of the budget of logistics in health care facilities in Quebec, and the CIUSSSs of the Island of Montreal are eager to cut these costs. They have decided to uniformize their decision process regarding the organization of patient external transportation. The project was carried out with four CIUSSSs of Montreal. In order to understand how it is organized, several health care facilities were visited and interviews with the medical staff were conducted. Different means of transportation are used for the patients whose clinical conditions are diversified, and most of them are provided by external companies. The patients requiring medical devices such as a monitor or a wide wheelchair need a medical transport, whereas those with a regular wheelchair need an adaptable taxi. The patients able to walk by themselves use regular taxis, and emergency transportation are excluded from our study. The decision processes regarding the choice of the means of transportation, the medical attendant and the booking had been drawn for the facilities which had been visited. Since there is no coordination between facilities to schedule and organize patients travels, different ridesharing scenarios had been thought about. Different parameters were focused on : the booking time, the way to schedule consolidation in vehicles, and the costs of the transportation companies. A discrete event simulation model in Arena had been implemented and used to test these strategies. Historical patient transportation data had been collected in order to make a data base for each CIUSSS. These data had been analyzed to create the inputs of the simulation model. The simulation shows that the more flexible the consolidation constraints are, the more vehicles are shared. Yet, this shared travels are too expensive because of the costs structure of the companies. Forbidding to fill vehicles with patients whose clinical requirements are different makes it possible to reduce the costs of consolidation but there are fewer shared travels. Nevertheless, a different costs structure could be interesting to foster ridesharing because it is currently too expensive to gather patients in vehicles. Moreover, considering the appointments booking organization could have assets since it could enable more patients to share vehicles.


identifier: Rahmaniani, R. (2018). On High-Performance Benders-Decomposition-Based Exact Methods with Application to Mixed-Integer and Stochastic Problems  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La programmation stochastique en nombres entiers (SIP) combine la difficulté de l'incertitude et de la non-convexité et constitue une catégorie de problèmes extrêmement difficiles à résoudre. La résolution efficace des problèmes SIP est d'une grande importance en raison de leur vaste applicabilité. Par conséquent, l'intérêt principal de cette dissertation porte sur les méthodes de résolution pour les SIP. Nous considérons les SIP en deux étapes et présentons plusieurs algorithmes de décomposition améliorés pour les résoudre. Notre objectif principal est de développer de nouveaux schémas de décomposition et plusieurs techniques pour améliorer les méthodes de décomposition classiques, pouvant conduire à résoudre optimalement divers problèmes SIP. Dans le premier essai de cette thèse, nous présentons une revue de littérature actualisée sur l'algorithme de décomposition de Benders. Nous fournissons une taxonomie des améliorations algorithmiques et des stratégies d'accélération de cet algorithme pour synthétiser la littérature et pour identifier les lacunes, les tendances et les directions de recherche potentielles. En outre, nous discutons de l'utilisation de la décomposition de Benders pour développer une (méta- )heuristique efficace, décrire les limites de l'algorithme classique et présenter des extensions permettant son application à un plus large éventail de problèmes. Ensuite, nous développons diverses techniques pour surmonter plusieurs des principaux inconvénients de l'algorithme de décomposition de Benders. Nous proposons l'utilisation de plans de coupe, de décomposition partielle, d'heuristiques, de coupes plus fortes, de réductions et de stratégies de démarrage à chaud pour pallier les difficultés numériques dues aux instabilités, aux inefficacités primales, aux faibles coupes d'optimalité ou de réalisabilité, et à la faible relaxation linéaire. Nous testons les stratégies proposées sur des instances de référence de problèmes de conception de réseau stochastique. Des expériences numériques illustrent l'efficacité des techniques proposées. Dans le troisième essai de cette thèse, nous proposons une nouvelle approche de décomposition appelée méthode de décomposition primale-duale. Le développement de cette méthode est fondé sur une reformulation spécifique des sous-problèmes de Benders, où des copies locales des variables maîtresses sont introduites, puis relâchées dans la fonction objective. Nous montrons que la méthode proposée atténue significativement les inefficacités primales et duales de la méthode de décomposition de Benders et qu'elle est étroitement liée à la méthode de décomposition duale lagrangienne. Les résultats de calcul sur divers problèmes SIP montrent la supériorité de cette méthode par rapport aux méthodes classiques de décomposition. Enfin, nous étudions la parallélisation de la méthode de décomposition de Benders pour étendre ses performances numériques à des instances plus larges des problèmes SIP. Les variantes parallèles disponibles de cette méthode appliquent une synchronisation rigide entre les processeurs maître et esclave. De ce fait, elles souffrent d'un important déséquilibre de charge lorsqu'elles sont appliquées aux problèmes SIP. Cela est dû à un problème maître difficile qui provoque un important déséquilibre entre processeur et charge de travail. Nous proposons une méthode Benders parallèle asynchrone dans un cadre de type branche-et-coupe. L'assouplissement des exigences de synchronisation entraine des problèmes de convergence et d'efficacité divers auxquels nous répondons en introduisant plusieurs techniques d'accélération et de recherche. Les résultats indiquent que notre algorithme atteint des taux d'accélération plus élevés que les méthodes synchronisées conventionnelles et qu'il est plus rapide de plusieurs ordres de grandeur que CPLEX 12.7.  ABSTRACT: Stochastic integer programming (SIP) combines the difficulty of uncertainty and non-convexity, and constitutes a class of extremely challenging problems to solve. Efficiently solving SIP problems is of high importance due to their vast applicability. Therefore, the primary focus of this dissertation is on solution methods for SIPs. We consider two-stage SIPs and present several enhanced decomposition algorithms for solving them. Our main goal is to develop new decomposition schemes and several acceleration techniques to enhance the classical decomposition methods, which can lead to efficiently solving various SIP problems to optimality. In the first essay of this dissertation, we present a state-of-the-art survey of the Benders decomposition algorithm. We provide a taxonomy of the algorithmic enhancements and the acceleration strategies of this algorithm to synthesize the literature, and to identify shortcomings, trends and potential research directions. In addition, we discuss the use of Benders decomposition to develop efficient (meta-)heuristics, describe the limitations of the classical algorithm, and present extensions enabling its application to a broader range of problems. Next, we develop various techniques to overcome some of the main shortfalls of the Benders decomposition algorithm. We propose the use of cutting planes, partial decomposition, heuristics, stronger cuts, and warm-start strategies to alleviate the numerical challenges arising from instabilities, primal inefficiencies, weak optimality/feasibility cuts, and weak linear relaxation. We test the proposed strategies with benchmark instances from stochastic network design problems. Numerical experiments illustrate the computational efficiency of the proposed techniques. In the third essay of this dissertation, we propose a new and high-performance decomposition approach, called Benders dual decomposition method. The development of this method is based on a specific reformulation of the Benders subproblems, where local copies of the master variables are introduced and then priced out into the objective function. We show that the proposed method significantly alleviates the primal and dual shortfalls of the Benders decomposition method and it is closely related to the Lagrangian dual decomposition method. Computational results on various SIP problems show the superiority of this method compared to the classical decomposition methods as well as CPLEX 12.7. Finally, we study parallelization of the Benders decomposition method. The available parallel variants of this method implement a rigid synchronization among the master and slave processors. Thus, it suffers from significant load imbalance when applied to the SIP problems. This is mainly due to having a hard mixed-integer master problem that can take hours to be optimized. We thus propose an asynchronous parallel Benders method in a branchand- cut framework. However, relaxing the synchronization requirements entails convergence and various efficiency problems which we address them by introducing several acceleration techniques and search strategies. In particular, we propose the use of artificial subproblems, cut generation, cut aggregation, cut management, and cut propagation. The results indicate that our algorithm reaches higher speedup rates compared to the conventional synchronized methods and it is several orders of magnitude faster than CPLEX 12.7.


identifier: Canals, L. (2018). Preliminary Assessment of the Vibro-Peening Process for Improving the Fatigue Life of Aerospace Components  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le vibro-grenaillage est un procédé dérivé du vibro-finissage qui a pour double objectif la finition de pièces métalliques et l'introduction de contraintes résiduelles compressives pour l'amélioration de la vie en fatigue. Bien que ce procédé apparaisse dans la littérature depuis les années 2000, très peu d'articles ont été publiés sur le sujet. Cette étude, réalisée en partenariat avec Safran Aerospace Defense Security et VibraFinish Ltd, a pour objectif de quantifier les effets du vibro-grenaillage sur des alliages utilisés dans l'industrie aérospatiale afin d'en évaluer le potentiel pour des applications industrielles. Cette étude expose les effets du vibro-grenaillage sur l'alliage titane Ti-6Al-4V et l'alliage d'acier cémenté E-16NiCrMo-13, dont les échantillons ont été fournis par Safran, et les compare à ceux induits par le grenaillage traditionnel, utilisant comme paramètre de contrôle l'intensité Almen. Les effets mesurés dans cette étude sont la rugosité de surface, les contraintes résiduelles en compression ainsi que la dureté. La revue de littérature a montré que la fréquence et la masse de média étaient potentiellement significatifs sur les effets induits par le procédé. Ces paramètres ont été retenus comme variables pour l'étude. L'étude présentée démontre la capacité du procédé de vibro-grenaillage à atteindre des intensités Almen comparables à celles atteintes par le procédé de grenaillage dans l'industrie aérospatiale, les intensités ciblés étant 0.12 mmA, 0.18 mmA et 0.25 mmA. Les échantillons d'alliage titane et acier ont finalement été traités à ces trois intensités puis observés en termes de rugosité, dureté et contraintes résiduelles. Finalement, des échantillons des mêmes matériaux ont été grenaillés aux intensités 0.12 mmA et 0.18 mmA dans les laboratoires de Safran, nous permettant une comparaison fidèle des deux procédés. Cette étude démontre que le vibro-grenaillage est capable de produire systématiquement des intensités de grenaillage entre 0.12 mmA et 0.25 mmA. De plus, il a été montré que le procédé induisait des contraintes résiduelles en compression et modifiait l'aspect de surface des pièces, réduisant (E-16NiCrMo13) ou effaçant (Ti-6Al-4V) les marques de fraisage et de rectifiage des échantillons. La rugosité moyenne de surface a été abaissée à 0.3-0.4 μm pour les deux matériaux. Cette étude permet également de conclure que la dureté en surface des échantillons a été accrue par le vibro-grenaillage, indépendamment des paramètres machine. À intensités Almen égales, le vibro-grenaillage a induit des contraintes en compression plus importantes et plus profondes que le grenaillage traditionnel. Également, le vibro-grenaillage a produit une rugosité plus faible que le grenaillage traditionnel. Le potentiel du procédé de vibro-grenaillage à combiner deux procédés en un (finition et grenaillage) ou éventuellement augmenter la vie en fatigue, a été démontré.  ABSTRACT: Vibratory peening derives from vibratory finishing and aims to induce beneficial compressive residual stresses while simultaneously polishing the treated part. Even though this process appeared in literature since the 2000s, only a few public articles have been published on this topic. This study, realized in partnership with Safran Aerospace Defense and Security and VibraFinish Ltd, investigates the vibratory peening effects, in terms of residual stresses, roughness and hardening, on aerospace alloys. The investigation focused on titanium alloy Ti-6Al-4V and case hardened steel E-16NiCrMo13 samples provided by Safran. The effects induced by the vibratory peening process have been compared to the effects induced by the shot peening process, using Almen intensity as a control parameter. The measured effects were surface roughness, sub-surface compressive residual stresses fields and hardness profiles. The literature review identifies the tub vibration frequency and the mass of media as influential machine parameters on the vibratory peening effects. The influence of these parameters is investigated in the study. The experimental results presented next demonstrate the capacity of the vibratory peening process to reach Almen intensities ranging from 0.12 mmA to 0.25 mmA, which is comparable to the shot peening intensities used in the aerospace industry. Titanium and steel samples have been vibratory peened at 0.12 mmA, 0.18 mmA and 0.25 mmA and resulting roughness, residual stresses and hardness have been measured. Samples from the same materials have been shot peened at 0.12 mmA and 0.18 mmA at Safran Tech laboratories to compare the effects of both processes.  The main conclusions of that study are that vibratory peening can consistently deliver peening intensity in the range of 0.12 mmA - 0.25 mmA. Furthermore, it has been shown that the process induced a compressive residual stress field and could modify the surface aspect of the parts, reducing (on E-16NiCrMo13) or erasing (on Ti-6Al-4V) milling marks. The surface roughness has been lowered down to 0.3-0.4 μm for both materials. The surface hardness has increased due to the vibratory peening process, independently of machine parameters. For similar Almen intensities, vibratory peening induced higher and deeper compressive residual stresses, when compared to those resulting from shot peening. Moreover, the vibratory peening process produced a lower surface roughness than the shot peening process. The study has demonstrated that vibratory peening could potentially combine fatigue life enhancement and surface finishing into a single processing step, and could even deliver higher fatigue lives than shot peening.


identifier: Demol, R. (2018). Développement d'un modèle compartimental pour le transfert de matière dans les colonnes à bulles  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Parmi les réacteurs gaz-liquide, la colonne à bulles est largement utilisée dans les industries chimiques et biochimiques. Ce réacteur emblématique, qui est doté d'une géométrie relativement simple, offre un très bon transfert de matière et de chaleur. L'agitation du milieu réactionnel est assurée par l'ascension des bulles au sein de la phase liquide continue. Néanmoins, l'hydrodynamique s'avère complexe et bien que de nombreuses corrélations pour quantifier le transfert de matière ont été mises au point, la conception et la mise à l'échelle des colonnes à bulles demeurent des étapes ardues. À défaut d'avoir à disposition suffisamment d'informations sur l'hydrodynamique, l'hypothèse d'un mélange parfait est souvent émise afin d'établir les règles de mises à l'échelle, ce qui est fort rudimentaire. Cette hypothèse est clairement mise en défaut en pratique et particulièrement pour de grandes échelles industrielles. Une meilleure connaissance de l'hydrodynamique locale est alors nécessaire. Le développement de la mécanique des fluides numérique durant ces dernières décennies permet d'envisager la simulation de l'écoulement au sein de tels réacteurs afin d'accéder à l'hydrodynamique locale. Néanmoins, les capacités actuelles demeurent limitées pour tenir compte des phénomènes physiques complexes tels que la turbulence, les phénomènes de transfert et les réactions chimiques. Une option, utilisée dans ces travaux, consiste à combiner la simulation numérique (CFD) à un modèle compartimental (CM).   La boîte à outils en libre accès OpenFOAM est utilisée afin de simuler l'écoulement avec la turbulence. Ensuite, différents compartiments sont construits en fonction d'une propriété de turbulence, à savoir le taux de dissipation d'énergie cinétique turbulente (ε). Finalement, dans chaque compartiment, les valeurs moyennes locales de diamètre de bulle et de coefficient de transfert de matière côté liquide sont évaluées. Cette approche énergétique n'a pas permis d'atteindre l'objectif escompté, les compartiments déterminés n'ont pas été jugés pertinents vis-à-vis des phénomènes physiques en jeu. La principale raison réside dans la faible énergie dissipée au sein des colonnes à bulles en régime homogène. Sans grande surprise, la variation de turbulence rencontrée dans les différentes zones de la colonne à bulles en régime homogène est faible. Par conséquent, il est difficile de définir précisément les compartiments sur le critère choisi pour ce réacteur et dans ce régime particulier. Finalement une autre option, basée sur le patron d'écoulement, a été jugée plus pertinente afin de bâtir les différents compartiments.  ABSTRACT: Among all gas-liquid reactors, the bubble column reactor is widely used in chemical and biochemical industries. This well-known reactor, whose geometry is relatively simple, offers good mass and heat transfer. The mixing of the flow is generated by the rising of bubbles into the continuous liquid phase. Yet, even though a large amount of correlations has been developed to quantify mass transfer taking place in a bubble column reactor, its hydrodynamics is complex which the design and scale-up of such reactor a difficult task. Because of a lack of data on local hydrodynamics, a well-mixed assumption is generally considered to describe the flow for design and scale-up purpose. This hypothesis is clearly invalidated by experiments, especially for industrial scales. A better local hydrodynamics knowledge is thus required.  The development of computational fluid dynamics (CFD) during the last decades triggered the emergence of a set of new tools to model bubble columns and unveil its local hydrodynamics. Yet, actual capabilities remain limited as one needs to take into account complex coupled phenomena, such as turbulence, mass and heat transfer, and reaction kinetics. One option, used in this present work, consists in combining computational fluid dynamics with compartment modeling (CM). The open source CFD toolbox OpenFOAM is used to model the turbulent two-phase flow taking place in the bubble column reactor. Then, different compartments are built using drastic changes in the dissipation rate of turbulent kinetic energy (ε) as a criterion. Next, in each compartment, averaged local values of bubble diameter and mass transfer coefficient in the liquid phase are estimated. This energetic methodology was not able to reach the objective of this project. This approach has not been found to be the most accurate for building the compartments. Not so surprisingly, the variation of turbulence in the different zones of the reactor in the homogeneous regime is low. This is the reason why it is hard to define compartments for such reactor in flow regime based on the criterion chosen. Another option, based on the flow pattern, has been found more accurate in order to build these compartments.


identifier: Bove, P. (2018). Neutralisation d'un effluent de filtre à scories pour l'épuration des eaux usées  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le phosphore présent dans les eaux usées domestiques peut nuire à la vie aquatique et c'est pourquoi des exigences gouvernementales sont mises en place pour contrôler les rejets de phosphore dans les plans d'eau du Québec. Les filtres à scories sont efficaces et économiques pour l'enlèvement du phosphore, mais le pH de l'effluent résultant est très élevé, dépassant les critères de rejet de pH entre 6,0 et 9,5 du MDDELCC pour les ouvrages municipaux d'assainissement des eaux usées. Une solution à cette difficulté est d'ajouter une unité de neutralisation à la sortie du filtre à scories.  ABSTRACT: Phosphorus in domestic wastewater can affect aquatic life, and regulation is put in place to control phosphorus discharge into Quebec's water bodies. Slag filters are efficient and economical for phosphorus removal. However, their high effluent pH exceeds the pH MDDELCC discharge criteria which is between 6.0 and 9.5 for water resources recovery facilities. A solution to this problem is to add a neutralization unit downstream of the slag filter.


identifier: Mhamdi, W. (2018). Génération de mises combinatoires dans les enchères de transport en univers incertain  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Pour les enchères combinatoires de transport, construire la bonne mise à soumettre dans l'enchère est très important. Mise à part l'obligation de se conformer aux préférences et règlements de l'enchère, un transporteur doit d'un côté augmenter ses chances de gagner et de l'autre côté prendre en considération ses engagements actuels. Les travaux effectués dans la littérature sur ce type de problèmes comprennent une variété de solutions proposées. Quelques auteurs proposent de construire une mise en donnant une approximation de la probabilité de gagner dans l'enchère. D'autres auteurs proposent de générer une mise de façon à prendre en considération la synergie qui peut naître entre les composantes de cette mise elles-mêmes et les engagements actuels du transporteur. Cependant, aucun auteur n'a proposé une méthode efficace qui construit simultanément deux mises disjointes à déposer dans l'enchère tout en prenant en compte la probabilité de gagner : l'une des deux mises, les deux mises ou aucune de celles-ci. Contrairement aux approches établies dans la littérature, où la construction des deux mises disjointes se fait sur plusieurs étapes (sélectionner les contrats convenables puis les séparer en deux mises), notre approche permet d'effectuer ces mêmes étapes simultanément. Ceci permet d'avoir la possibilité de revoir les contrats à inclure dans les mises et les routes à opérer pour chacun des cas mentionnés ci-haut. Nous avons élaboré trois méthodes de résolution. La première méthode découle de la littérature et repose sur des modèles et techniques existants. Nous avons alors considéré que les résultats obtenus par cette méthode constituent un point de référence auquel on peut comparer les résultats des méthodes 2 et 3. Ces dernières offrent des solutions meilleures que la méthode 1 et reposent sur des principes assez différents. La méthode 2 s'exécute sur plusieurs étapes et donne par conséquent une solution approchée pour notre problème. Cependant, La méthode 3 avec son caractère intégré trouve la solution optimale du problème. En premier lieu, nous avons comparé les résultats des trois méthodes moyennant un algorithme de résolution exact qui repose sur un principe de Branch-and-Price. Cet algorithme a permis de résoudre des instances comprenant jusqu'à 15 villes et 133 contrats. En deuxième lieu, nous avons introduit une heuristique pour la méthode 3 qui s'est avérée de bonne qualité. Les performances de cette heuristique ont été évaluées en comparaison par rapport aux méthodes 2 et 3. Nous sommes parvenus à trouver des solutions meilleures que la méthode 2 mais dont le temps de calcul est inclus entre celui des méthodes 2 et 3. Malgré cet inconvénient, ce temps de calcul reste réduit et a été limité à une heure de résolution. De plus, Nous sommes parvenus à résoudre des instances tels que le nombre de villes et de contrats disponibles est de 17 et 195 respectivement.  ABSTRACT: For transportation combinatorial auctions, building the perfect bid to submit in the auction is very important. In fact, this bid can help the carrier gain more profit and thus demand less price for it which increases his chances to win in the auction. To do that, a carrier must not only respect the auction restrictions but also take into account the nature of its transportation activity. The research done until today regarding this subject includes a diversity of proposed solutions. Some researchers propose a solution where they give an approximation of the probability to win in the auction. Others propose to build the bid taking into account the synergy that can occur between both the components of the bid itself and the current commitments of the carrier. However, it is the first time someone carries a research on how to build efficiently two disjoint bids taking into account the probability of the following outcomes: win one of the bids, win both of the bids and lose in the auction. This last solution is exactly how we approached the construction bid problem. Using it, the carrier will have the possibility to submit two bids to the auction and also to review the bid components and the routes to operate for each one of the probabilistic outcomes mentioned above. The advantage for such an approach in respect with what has been done until today when it comes to building two disjoint bids is that the carrier can now choose the best contracts to include in the bids and construct the routes for these bids simultaneously and not through multiple steps that prevent the optimality. We have developed three methods for our main objective. Method 1 derives from the literature and uses mathematical models and techniques that already exist in the literature. For this reason, we considered this method as a reference to which we will compare the other 2 methods to confirm the gain of profit that our approach ensures. Methods 2 and 3 yield eventually better profit to the carrier but use quite different principles. Method 2 is based on an existing mathematical model and is run on a set of steps. However, method 3 is run on a single integrated step and gives the optimal solution of the problem. As a first step, we have compared the results yielded by the three methods using an exact algorithm which is based on a branch-and-price principle. We were able to solve instances with a number of customers and contracts reaching 15 and 133 respectively. Then, we introduced a heuristic for method 3. We have compared its solutions to the ones given by methods 2 and 3 when solved by the exact algorithm. The heuristic spends less CPU time that method 3, greater CPU time than method 2 and a profit situated between those of methode 2 and 3 for the majority of instances. Although our heuristic finds its solutions in a greater time than method 2 for few of the instances tested, we have set a limit of 1 hour when solving it, which is far from being considered as a long CPU time. Besides, we were able to solve instances with a number of customers and contracts reaching 17 and 195 contracts respectively.


identifier: Courouble, A. (2018). On History-Aware Multi-Activity Expertise Models  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Durant l'évolution d'un projet de logiciel, les contributions individuelles d'un developeur present dans le projet vont lentement se faire remplacer par les contributions d'autre dévelopeurs. Ceci engendrera l'érosion de l'empreinte des contributions de ce developeur. Bien que les connaissances de ce dévelopeur n'ont pas disparu du jour au lendemain, pour une personne externe au projet, l'expertise de ce developeur est devenue invisible. Grace à une étude empirique sur une periode de 5 années de developement de Linux, nous étudions le phénomène de l'érosion de l'expertise en créant un modèle bidimentionnel. La première dimention de notre modèle prend en compte les différentes activités entreprises par les membres de la communauté de développement de Linux, comme les contributions en termes de code, les contributions aux revues de code soumit par d'autre dévelopeurs, ou encore la soumission de code d'autres dévelopeurs en amont. La deuxiéme dimention de notre modèle prend en compte l'historique des contributions citées plus haut pour chaque dévelopeurs. En applicant ce modèle, nous decouvrons que, bien que les empreintes de contributions de certain dévelopeurs diminuent avec le temps, leurs expertise survit grace à leurs implications dans les divereses activités mentionées plus haut.  ABSTRACT: As software evolves, a maintainer's contributions will gradually vanish as they are being replaced by other developers' code, resulting in a slow erosion of the maintainer's footprint in the software project. Even though this maintainer's knowledge of the file did not disappear overnight, to outsiders, the maintainer and her expertise have become invisible. Through an empirical study on 5 years of Linux development history, this paper analyses this phenomenon of expertise erosion by building a 2-dimensional model of maintainer expertise involving a range of maintainer activity data on more than one release. Using these models, we found that although many Linux maintainers' own coding footprint has regressed over time, their expertise is perpetuated through involvement in other development activities such as patch reviews and committing upstream on behalf of other developers. Considering such activities over time further improves recommendation models.


identifier: Balihuta, A. M. (2018). Amélioration des propriétés géotechniques de matériaux routiers par biocalcification  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La pratique courante dans la construction et la réhabilitation des chaussées consiste à stabiliser mécaniquement ou chimiquement les matériaux de la couche de fondation et la sous-fondation pour en améliorer les propriétés. Néanmoins, le compactage de la fondation et de la sous fondation peut conduire à l'augmentation du coût des opérations et l'utilisation de composants chimiques peut avoir des impacts environnementaux néfastes. Pour limiter ces inconvénients, les recherches se tournent maintenant vers le développement de méthodes à la fois efficaces et respectueuses de l'environnement. L'une de ces méthodes en cours de développement est la précipitation de calcite induite par des microbes, ou Microbially Induced Calcite Precipitation (MICP en anglais), également connue sous le nom de biocalcification.  ABSTRACT: ABSTRACT Common practice in pavement construction and rehabilitation is to mechanically or chemically stabilize base and subbase materials to improve their properties. Nevertheless, compacting the base and subbase can increase the cost of operations and the use of chemical components can have adverse environmental impacts. To limit these drawbacks, research is now turning towards the development of methods that are both effective and environmentally friendly. One of these methods being developed is Microbially Induced Calcite Precipitation (MICP), also known as biocalcification.


identifier: Ayari, R. (2018). Optimization and Mining Methods for Effective Real-Time Embedded Systems  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'Internet des objets (IoT) est le réseau d'objets interdépendants, comme les voitures autonomes, les appareils électroménagers, les téléphones intelligents et d'autres systèmes embarqués. Ces systèmes embarqués combinent le matériel, le logiciel et la connection réseau permettant le traitement de données à l'aide des puissants centres de données de l'informatique nuagique. Cependant, la croissance exponentielle des applications de l'IoT a remodelé notre croyance sur l'informatique nuagique, et des certitudes durables sur ses capacités ont dû être mises à jour. De nos jours, l'informatique nuagique centralisé et classique rencontre plusieurs défis, tels que la latence du trafic, le temps de réponse et la confidentialité des données. Alors, la tendance dans le traitement des données générées par les dispositifs embarqués interconnectés consiste à faire plus de calcul au niveau du dispositif au bord du réseau. Cette possibilité de faire du traitement local aide à réduire la latence pour les applications temps réel présentant des fortes contraintes temporelles. Aussi, ça permet d'améliorer le traitement des quantités massives de données générées par ces périphériques. Réussir cette transition nécessite la conception de systèmes embarqués de haute performance en explorant efficacement les alternatives de conception (i.e. Exploration efficace de l'espace des solutions), en optimisant la topologie de déploiement des applications temps réel sur des architectures multi-processeurs (i.e. la façon dont le logiciel utilise le matériel) , et des algorithme d'exploration permettant un fonctionnement plus intelligent de ces dispositifs. Des efforts de recherche récents ont conduit à diverses approches automatisées facilitant la conception et l'amélioration du fonctionnement des système embarqués. Cependant, ces techniques existantes présentent plusieurs défis majeurs. Ces défis sont fortement présents sur les systèmes embarqués temps réel. Quatre des principaux défis sont : (1) Le manque de techniques d'exploration de données en ligne permettant l'amélioration des performances des systèmes embarqués. (2) L'utilisation inefficace des ressources informatiques des systèmes multiprocesseurs lors du déploiement de logiciels là dessus ; (3) L'exploration pseudo-aléatoire de l'espace des solutions (4) La sélection de la configuration appropriée à partir de la listes des solutions optimales obtenue.  ABSTRACT: The Internet of things (IoT) is the network of interrelated devices or objects, such as selfdriving cars, home appliances, smart-phones and other embedded computing systems. It combines hardware, software, and network connectivity enabling data processing using powerful cloud data centers. However, the exponential rise of IoT applications reshaped our belief on the cloud computing, and long-lasting certainties about its capabilities had to be updated. The classical centralized cloud computing is encountering several challenges, such as traffic latency, response time, and data privacy. Thus, the trend in the processing of the generated data of IoT inter-connected embedded devices has shifted towards doing more computation closer to the device in the edge of the network. This possibility to do on-device processing helps to reduce latency for critical real-time applications and better processing of the massive amounts of data being generated by the these devices. Succeeding this transition towards the edge computing requires the design of high-performance embedded systems by efficiently exploring design alternatives (i.e. efficient Design Space Exploration), optimizing the deployment topology of multi-processor based real-time embedded systems (i.e. the way the software utilizes the hardware), and light mining techniques enabling smarter functioning of these devices. Recent research efforts on embedded systems have led to various automated approaches facilitating the design and the improvement of their functioning. However, existing methods and techniques present several major challenges. These challenges are more relevant when it comes to real-time embedded systems. Four of the main challenges are : (1) The lack of online data mining techniques that can enhance embedded computing systems functioning on the fly ; (2) The inefficient usage of computing resources of multi-processor systems when deploying software on ; (3) The pseudo-random exploration of the design space ; (4) The selection of the suitable implementation after performing the otimization process.