identifier: Nokra, A. (2020). Étude exploratoire des pratiques de contrôle des énergies dangereuses dans le secteur de la construction au Québec  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le nombre élevé d'accidents mortels liés aux problèmes de contrôle des énergies dans le secteur de la construction au Québec et partout dans le monde est alarmant. Au Québec, le Code de sécurité pour les travaux de construction (CSTC) a connu un changement en 2016 afin d'ajouter certaines exigences réglementaires qui concernent le contrôle des énergies dangereuses dans ce secteur. Ces exigences ont été fondées sur la norme canadienne CSA-Z460-13 et elles sont équivalentes à celles du règlement sur la santé et la sécurité du travail (RSST). L'ampleur des accidents causés par des problèmes de contrôle des énergies dangereuses enregistrés dans ce secteur au Québec et les ajouts réglementaires récents au CSTC, ont initié cette étude dans l'optique de répondre aux questions de recherche suivantes : - Quels sont les types et les causes des accidents graves liés aux problèmes de maîtrise des énergies dans le secteur de la construction? - Comment la pratique de contrôle des énergies dans le secteur de la construction au Québec est-elle organisée? - Quelles sont les contraintes et les difficultés liées au contrôle des énergies, rencontrées par les travailleurs dans cette industrie au Québec? - Comment peut-on améliorer la pratique de cadenassage dans l'industrie de la construction au Québec? Ces questions partent de l'hypothèse qui stipule que le contrôle des énergies dangereuses dans le secteur de la construction est assujetti à des contraintes spécifiques qui le distinguent des autres secteurs d'activités. Pour répondre à ces questions, une méthodologie composée de trois grandes parties a été adoptée. La première partie a consisté à analyser la revue de littérature des études antérieures qui ont abordé le contrôle des énergies dans le secteur de la construction et dans d'autres types d'industries.  La deuxième partie a consisté à analyser les rapports d'enquête d'accidents graves et mortels causés par des problèmes de contrôle des énergies dangereuses dans le secteur de la construction au Québec entre 1990-2017. Ces rapports d'enquête sont issus de la base de données de la Commission des normes, de l'équité, de la santé et de la sécurité du travail (CNESST). Sur un total de 1 646 rapports en 2018, 30 rapports d'enquêtes en lien avec la problématique ciblée ont été sélectionnés. Les principaux résultats issus de l'analyse qualitative de ces rapports d'enquête sont : - 27 décès et 5 blessés graves ont été recensés sur la période 1990-2017. - Les travailleurs qui œuvrent dans le domaine électrique représentent la moitié de l'échantillon. Les électriciens sont la première catégorie de travailleurs pour le secteur résidentiel, commercial et industriel. - 66 % des accidents ont été causés par un contact direct ou indirect avec une pièce sous tension. L'autre tiers des accidents a été dû au contact avec une pièce en mouvement.- Gestion déficiente sur les chantiers : ✓ Aucune procédure générale ou spécifique n'a été appliquée dans 90 % des cas. ✓ La formation des travailleurs sur le cadenassage et le contrôle des énergies n'a été enregistrée que dans quatre entreprises sur les 30. La troisième partie de la méthodologie a consisté à explorer le contrôle des énergies dans le secteur de la construction au Québec en réalisant 38 entrevues semi-dirigées entre mai 2018 et décembre 2019. Ces entrevues ont été menées en utilisant un questionnaire validé, abordant principalement le statut des participants, les types de travaux réalisés, les formations reçues sur le cadenassage, l'organisation du cadenassage sur les chantiers et leurs expériences dans la pratique du cadenassage. Cette étude a pris en compte quatre corps de métiers, à savoir : les électriciens, les frigoristes, les mécaniciens et les tuyauteurs. Les participants ont pu partager 95 expériences en lien avec le contrôle des énergies dangereuses sur divers types de chantiers (c-à-d, résidentiel, commercial/institutionnel et industriel). L'analyse de ces résultats a permis d'identifier et de documenter les facteurs qui ont une influence sur la pratique du cadenassage dans ce secteur, tels que : le type de chantier, le corps de métier, la conviction du travailleur, le niveau de supervision, le niveau d'exigence du maître d'œuvre, la coactivité, le type d'intervention, le niveau de risque, etc. Bien que 89 % des participants aient suivi au moins une formation spécifique sur le cadenassage, seulement 18 % des participants étaient au fait de la mise à jour du CSTC concernant le contrôle des énergies dangereuses. Seuls 29 % des participants ont constaté un changement dans la pratique du contrôle des énergies au cours de leurs interventions suite aux changements réglementaires. L'application du cadenassage diffère d'un type de chantier à un autre. Cette différence est due en premier lieu à la responsabilisation du maître d'œuvre (MO). Dans 80 % des expériences décrites pour les chantiers industriels, la méthode adoptée pour le contrôle des énergies est le cadenassage. La responsabilisation du MO étant bien définie sur ces chantiers, les obligations du CSTC sont respectées comparativement aux chantiers résidentiels et aux petits chantiers commerciaux/institutionnels. Pour ces derniers chantiers, la détermination du MO est problématique, et par conséquent, l'attribution des rôles et des responsabilités associées reste ambigüe (ex. fourniture du matériel de cadenassage). Dans ce contexte, le travailleur décide de la méthode de contrôle des énergies qui, selon lui, est adaptée à sa situation. Selon, les données recueillies, le cadenassage est la méthode choisie dans seulement 25% des cas sur ce type de chantiers. Sur les chantiers résidentiels et les petits chantiers commerciaux/institutionnels, le contrôle des énergies se limite souvent à la mise hors tension et la vérification d'absence d'énergie ou le travail sous tension. Le recours à d'autres méthodes que le cadenassage pour le contrôle des énergies n'est pas assujetti à une analyse des risques tel qu'il est stipulé dans le CSTC. Les participants ont abordé plusieurs facteurs qui influencent leurs décisions quant au choix de la méthode appropriée pour contrôler les énergies, à savoir : - Exigences du MO : Plus le niveau de supervision et le niveau d'exigence sont élevés plus les travailleurs ont tendance à utiliser le cadenassage. - Planification préalable : Plus les travaux sont bien planifiés, plus le cadenassage fait partie de la tâche. Cela inclut la disponibilité du matériel pour le contrôle des énergies. - Durée d'intervention : Plus les travaux sont de longues durées, plus les travailleurs recourent au cadenassage. - Types d'énergie : La gravité des blessures en cas d'accident (ex. haute tension, vapeur, produits chimiques) est un incitatif à recourir à une méthode de contrôle structurée. - Expérience du travail : La conviction, la perception des risques, les connaissances et les expériences en lien avec le contrôle des énergies influencent le niveau d‘acceptabilité du risque pour l'intervenant. - Coactivité : Les interventions dans le cadre de la coactivité sont incitatifs à un contrôle structuré des énergies (ex. cadenassage). Les résultats de cette étude exploratoire ont permis de proposer plusieurs recommandations d'ordre organisationnel (c.-à-d. planification, formation, matériel de cadenassage, procédure de cadenassage, appréciation des risques) et des recommandations spécifiques à chaque corps de métier (c.-à-d. conception, dispositifs de coupure des énergies, etc.).  Finalement, le CSTC ne semble pas totalement adapté à la réalité du travail sur l'ensemble des types de chantiers au Québec. Ce code, tel qu'il a été précité, est calqué sur le RSST. Ce dernier aborde le contrôle des énergies dangereuses d'une façon standard notamment pour l'industrie manufacturière et, par conséquent, les spécificités du secteur de la construction n'ont pas été prises en considération. Cela rend l'application du CSTC difficile sur les chantiers moins structurés. Les entrevues avec les quatre corps de métiers nous ont d'ailleurs permis de confirmer la difficulté d'application de ce code sur le terrain, spécifiquement dans les chantiers résidentiels et commerciaux/institutionnels. Les spécificités de ce secteur ainsi que les recommandations susmentionnées devraient être prises en compte dans le CSTC afin de faciliter son application sur le terrain. Il est à mentionner que cette étude est la première en son genre à explorer le cadenassage dans le secteur de la construction au Québec.  ABSTRACT: The high number of fatal accidents linked to energy control problems in the construction sector in Quebec and around the world is alarming. In Quebec, the Safety Code for the construction industry (CSTC) underwent a change in 2016 to add certain regulatory requirements concerning the control of hazardous energies in this sector. These requirements were based on the Canadian standard CSA-Z460-13 and they are equivalent to those of the Regulation respecting occupational health and safety (RSST). The scale of accidents caused by dangerous energy control problems recorded in this sector in Quebec and recent regulatory additions to the CSTC concerning lockout, initiated this study with the aim of answering the following research questions : - What are the types and the causes of serious accidents linked to energy control problems? - How the practice of energy control in the construction sector is organized in Quebec? - What are the constraints and difficulties related to energy control encountered by workers in this industry in Quebec? - How can we improve the practice of lockout in the construction industry in Quebec? These questions start from the assumption that the control of hazardous energy in the construction sector is subject to specific constraints that distinguish it from other sectors of activity. To answer these questions, a methodology composed of three main parts was adopted. The first part consisted of analyzing the literature review of previous studies which addressed the control of energies in the construction sector and in other types of industries.  The second part consisted in analyzing the serious and fatal accident investigation reports caused by problems related to the control of hazardous energies in Quebec for the period 1990-2017. These investigation reports come from the database of the Commission des normes, de l'équité de la santé et de sécurité au travail (CNESST). Out of a total of 1,646 reports in 2018, 30 investigation reports related to the targeted issue were selected. The main results from the qualitative analysis of the investigation reports are: - 27 deaths and 5 serious injuries were recorded over the period 1990-2017. - Workers working in the electrical field represent half of the sample. Electricians are the first category of workers for the residential, commercial and industrial sector. - 66% of accidents were caused by direct or indirect contact with a live part. The other third of accidents were due to contact with a moving part. - Poor management on construction worksites : ✓ No general or specific procedure was applied in 90% of cases. ✓ Worker's training on lockout and energy control was only recorded in four of the 30 companies.The third part of the methodology consisted in exploring the control of energy in the construction sector in Quebec by carrying out 38 semi-structured interviews between May 2018 and December 2019. These interviews were conducted using a validated questionnaire, mainly addressing the status of participants, the types of work carried out, the training received on lockout, the organization of lockout on construction worksites and their experiences in the practice of lockout. This study considered four trades, namely : electricians, refrigerationists, mechanics and pipefitters. The participants were able to share 95 experiences related to the control of hazardous energies in various types of construction worksites (residential, commercial / institutional and industrial). The analysis of these results made it possible to identify and document the factors that have an influence on the practice of lockout in this sector, such as: the type of worksite, the trade, the conviction of the worker, the level of supervision, the level of requirement of the main contractor, co-activity, type of intervention, level of risk Although 89% of the participants took at least one specific training on lockout, only 18% of the participants were aware of the CSTC update concerning the control of hazardous energies. Only 29% of participants noticed a change in the practice of energy control during their interventions following regulatory changes. The application of lockout differs from one type of worksite to another. This difference is due, firstly, to the responsibility of the main contractor. In 80% of the experiments described for industrial worksites, the method adopted for energy control is lockout. The responsibility of the main contractor is well defined in these worksites, the obligations of the CSTC are more respected compared to residential worksites and small commercial/institutional worksites. For these latter worksites, determining the main contractor is problematic, and therefore, the allocation of roles and associated responsibilities, remains ambiguous (e.g. the supply of lockout equipment). In this context, the worker decides on the method of energy control which, according to him, is suitable for his situation. According to the data collected, lockout is the method chosen in only 25% of cases on this type of worksites. On residential and small commercial/institutional worksites, the control of energies is often limited to turning off the power and checking for no power or working undervoltage. The use of methods other than lockout for energy control is not subjected to a risk analysis as stipulated in the CSTC. Participants discussed several factors that influence their decisions about choosing the appropriate method to control energies, namely : - Main contractor requirements : The higher the level of supervision and the level of requirement, the more workers tend to lockout. - Advance planning : The more well the work is planned in advance, the more lockout is part of the task. This includes the availability of equipment for the control of - Duration of intervention : The longer the work lasts, the more workers use lockout. - Types of energy : The severity of injuries in case of accident (e.g. high voltage, steam, chemicals) s an incentive to use a structured control method. - Work experience : Conviction, risk perception, knowledge and experience in energy control influence the level of risk acceptable to the worker. - Co-activity : Interventions within the framework of dependent co-activity are incentives for structured control of energies (e.g. lockout). The results of this exploratory study allowed us to propose several organizational recommendations (design, planning, training of lockout equipment, lockout procedure, risk assessment) and recommendations depending on each trade and each type of worksite. Finally, The CSTC does not seem fully adapted to the reality of work on all types of construction worksites in Quebec. This code, as mentioned above, is modeled on the Regulation respecting occupational health and safety (RSST). The latter approaches the control of hazardous energies in a standard way, particularly for the manufacturing industry and, therefore, the specificities of the construction sector have not been considered. This makes the application of the CSTC difficult in less structured worksites. Interviews with the four trades enabled us to confirm the difficulty of applying this code in the field, specifically in residential and commercial/institutional worksites. The specificities of this sector as well as the aforementioned recommendations must be considered in the CSTC in order to facilitate its application in the field. It should be mentioned that this study is the first of its kind to explore lockout in the construction sector in Quebec.


identifier: Ahmadi, M. (2020). Energy-Efficient, Flexible and Fast Architectures for Deep Convolutional Neural Network Acceleration  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Les méthodes basées sur l'apprentissage profond, et en particulier les réseaux de neurones convolutifs (CNN), ont révolutionné le domaine de la vision par ordinateur. Alors que jusqu'en 2012, les méthodes de traitement d'image traditionnelles les plus précises pouvaient atteindre 26% d'erreurs dans la reconnaissance d'images sur l'étalon normalisé et bien connu ImageNet, une méthode basée sur un CNN a considérablement réduit l'erreur à 16%. En faisant évoluer la structure des CNN, les méthodes actuelles basées sur des CNN atteignent désormais couramment des taux d'erreur inférieurs à 3%, dépassant souvent la précision humaine. Les CNN se composent de nombreuses couches convolutives, chacune effectuant des opérations de convolution complexes de haute dimension. Pour obtenir une précision élevée en reconnaissance d'images, les CNN modernes empilent de nombreuses couches convolutives, ce qui augmente considérablement la diversité des motifs de calcul entre les couches. Ce haut niveau de complexité dans les CNN implique un nombre massif de paramètres et de calculs.  ABSTRACT: Deep learning-based methods, and specifically Convolutional Neural Networks (CNNs), have revolutionized the field of computer vision. While until 2012, the most accurate traditional image processing methods could reach 26% errors in recognizing images on the standardized and well-known ImageNet benchmark, a CNN-based method dramatically reduced the error to 16%. By evolving CNNs structures, current CNN-based methods now routinely achieve error rates below 3%, often outperforming human level accuracy. CNNs consist of many convolutional layers each performing high dimensional complex convolution operations. To achieve high image recognition accuracy, modern CNNs stack many convolutional layers which dramatically increases computation pattern diversity across layers. This high level of complexity in CNNs implies massive numbers of parameters and computations. Since mobile processors are not designed to perform massive computations, deploying CNNs on portable and mobile devices is challenging.


identifier: Groell, L. (2020). Passivation de la surface du GeSn pour le développement de l'optoélectronique intégrée opérant dans l'infrarouge moyen  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'avènement de l'utilisation du Web et du développement des technologies de l'information et de la communication a contribué à façonner notre société et l'économie mondiale telles que nous les connaissons aujourd'hui. Les avancées technologiques profitent aussi bien aux consommateurs qu'au monde industriel : santé, travail, éducation … Les objets connectés sont désormais partout et dans tous les secteurs. Cependant, cette explosion de l'utilisation d'internet implique l'utilisation massive de data centers ayant des impacts énergétiques et environnementaux massifs. En effet, la demande d'électricité liée au secteur des technologies de la communication et de l'information est supposée représenter à elle seule 21 % de la demande mondiale d'ici 2030. Plus concrètement, dans les data centers, les interconnexions nécessaires à la transmission de données entre les puces électroniques sont responsables de la consommation de beaucoup d'énergie en raison de la chaleur gâchée en effet Joule et dans les systèmes de refroidissement connexes. De plus, la demande croissante en performance repousse les limites de ces interconnexions, car le nombre de processeurs augmente et la distance de transmission des données est réduite. Il est donc critique de répondre à ce défi environnemental et technologique par le développement de dispositifs électroniques à faible consommation. Une potentielle solution propose d'intégrer des interconnexions optiques via la photonique sur plateforme de silicium (Si) pour s'attaquer à ces problèmes. Cette solution est prometteuse puisque les photons ne subissent pas de pertes d'énergie par production de chaleur et la compatibilité avec le Si permettrait de bénéficier de toute l'infrastructure de la microélectronique CMOS (Complementary Metal Oxyde Semiconductor) et donc de réduire les coûts associés à la fabrication. À cet égard, les alliages Germanium-Étain (GeSn) semblent être des candidats idéaux. En effet, le GeSn est compatible avec le Si et il présente une bande interdite directe au-delà de 9 at. % en Sn, propriété nécessaire à la création de dispositifs optoélectroniques tels que des photodétecteurs ou des sources lumineuses.  ABSTRACT: The advent of the use of the Web and the development of the technologies of information and communication have had an immense impact on our society and its economy. Those technological advances benefit consumers as well as the industrial world. Whether it be in the healthcare industry, in the education system or in our offices, connected objects are everywhere. However, this explosion in internet use involves the massive use of data centers which have a significant energy and environmental impact. Indeed, the electricity demand related to the communication and information technology sectors is expected to represent no less than 21% of the global demand by 2030. More specifically, in data centers, the interconnections involved in data transmission between electronic chips are responsible for a great part of power consumption due to the heat generation by Joule effect and the related cooling systems. In addition, the increasing demand for bandwidth pushes the limits of these electrical interconnects by forcing the transmission distance to shrink as a result of forcing processors closer and closer together. It is therefore critical to tackle this environmental and technological challenge by developing low-consumption electronic devices. One potential solution is to integrate optical interconnects via photonics on silicon (Si) platforms to tackle performance requirements and power challenges. This solution is promising since photons do not undergo energy loss by heat production and allow higher data rates along with higher connection densities. The compatibility with Si is essential since this solution would benefit from the existing CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) microelectronics infrastructure and therefore reduce the associated costs. In this regard, Germanium-Tin (GeSn) alloys seem to be ideal candidates. Indeed, GeSn is compatible with Si and it has a direct bandgap beyond 9 at. % in Sn, a key property for the development of optoelectronic devices such as photodetectors or light sources.


identifier: Mbouzao, B. (2020). Représentations et techniques d'analyse des traces d'écoute vidéo dans un MOOC  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les cours ouverts en ligne de grande envergure ("Massive open on-line courses" : MOOC) s'appuient souvent sur la vidéo comme premier choix de contenu médiatique. Compte tenu de leur importance, il n'est pas surprenant que de nombreuses études portant sur la manière dont les étudiants utilisent les vidéos dans le cadre des MOOC aient vu le jour ces dernières années. La nécessité de développer des méthodes d'analyse des interactions vidéo pour amé-liorer les systèmes MOOC s'impose.Dans le cadre de cette thèse, des techniques d'encodage des interactions sont présentées pour l'analyse détaillée des habitudes de visionnement des vidéos des étudiants et sont comparées à des approches dominantes (approches généralement utilisées dans la littérature).La première technique d'encodage introduit SIVS (Sequence of Interaction in Vector Space) encode les séquences d'interaction vidéo dans un modèle d'espace vectoriel euclidien qui défi-nit les mesures de distance entre elles.  ABSTRACT: Massive open online courses (MOOC) often rely on video as the first choice of media content. Given their importance, it is not surprising that many studies on how students use video in MOOC have emerged in recent years. There is a need to develop methods for analysing video interactions to improve MOOC systems.In this thesis, interaction encoding techniques are introduced for the detailed analysis of stu-dents' video viewing habits and are compared to dominant approaches (approaches generally used in the literature).The first encoding technique introduces SIVS (Sequence of Interaction in Vector Space) which encodes video interaction sequences into a vector spatial model that defines the distance measurements between them. A model is defined as a centroid of sequences. We apply the encoding method and conduct a study on how students interact with videos by analyzing the interaction patterns between di˙erent videos.


identifier: Rivera-Landos, E. (2020). On the Challenges of Implementing Machine Learning Systems in Industry  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans l'optique de ce mémoire, nous nous concentrons sur les déﬁs de l'implantation de sys-tèmes d'apprentissage automatique dans le contexte de l'industrie. Notre travail est réparti sur deux volets: dans un premier temps, nous explorons des considérations fondamentales sur le processus d'ingénierie de systèmes d'apprentissage automatique et dans un second temps, nous explorons l'aspect pratique de l'ingénierie de tels systèmes dans un cadre industriel. Pour le premier volet, nous explorons un des déﬁs récemment mis en évidence par la com-munauté scientiﬁque: la reproducibilité. Nous expliquons les déﬁs qui s'y rattachent et, à la lueur de cette nouvelle compréhension, nous explorons un des eﬀets rattachés, omniprésent dans l'ingénierie logicielle: la présence de défaut logiciels. À l'aide d'une méthodologie rigoureuse nous cherchons à savoir si la présence de défauts logiciels, parmis un échantillon de taille ﬁxe, dans un cadriciel d'apprentissage automatique impacte le résultat d'un processus d'apprentissage.  ABSTRACT: Software engineering projects face a number of challenges, ranging from managing their life-cycle to ensuring proper testing methodologies, dealing with defects, building, deploying, among others. As machine learning is becoming more prominent, introducing machine learn-ing in new environments requires skills and considerations from software engineering, machine learning and computer engineering, while also sharing their challenges from these disciplines. As democratization of machine learning has increased by the presence of open-source projects led by both academia and industry, industry practitioners and researchers share one thing in common: the tools they use. In machine learning, tools are represented by libraries and frameworks used as software for the various steps necessary in a machine learning project. In this work, we investigate the challenges in implementing machine learning systems in the industry.


identifier: Dadkhah-Hadi, K. (2020). Algorithmes de recherche de comparables en finance  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Parmi les tâches multiples auxquelles se consacrent les acteurs en finance, l'évaluation des entreprises est au premier plan, en ce sens que cette tâche est préalable à toute transaction d'achat, de fusion ou de vente. La valorisation d'une entreprise permet la prise de décision relative à l'achat ou à la vente, et plus précisément à la valeur donnée de celles-ci. L'approche préconisée est l'évaluation relative, qui, dans des contextes réels, consiste en une comparaison de compagnies similaires et comparables entre elles. Or, il est primordial de choisir des compagnies qui présentent un maximum de similarités, tant financièrement que dans leur structure opérationnelle et leur modèle d'affaires. Cette tâche nécessite d'acquérir une connaissance des activités plus précises de l'entreprise à valoriser. À cet égard, les analystes financiers orientent leurs pistes de recherche vers les compétiteurs et souvent à l'aide de standards de classification des compagnies et des bases de données financières, permettant de retracer les compagnies similaires.  ABSTRACT: In the financial world, during the process of merger and acquisition, one of the most complicated tasks is the company valuation. Company valuation is critical for acquisition decisions.This task is complex and invokes many methods. One of the most common approaches is relative valuation, also known as comparative valuation. This method requires a search for comparable companies. Before being able to execute the evaluation, it's important to choose the right companies with the most similar financial profile, operation and business model. Finding the right comparable company is a very long and complicated task due to the required knowledge and understanding of the company operation and other companies.Financial analysts often use shortcuts. For example, they would search online competitors or do research based on the industry classification index that allows having a very broad group of companies that are in the same industry.


identifier: Beauchamp, É. (2021). Étude de la sécurité routière en présence d'un véhicule automatisé  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'automatisation est fortement associée à l'essor économique et généralement perçue comme un des moteurs importants de la prospérité technologique qui l'accompagne. Hyponyme du futur, les voitures totalement autonomes sont souvent dépeintes dans la littérature de fiction, dans les films et avec d'autres médiums artistiques comme un accessoire indispensable à une vie futuriste. Avec raison, la voiture autonome est perçue, dans l'imaginaire collectif, comme un jalon technologique important des progrès d'ingénierie dans le domaine du transport. Comme pour la plupart des développements qui la précèdent, elle se veut un outil qui facilitera nos déplacements. En effet, elle est généralement envisagée comme un remède à une panoplie de problèmes comme l'accès à la mobilité, les émissions de gaz à effet de serre et les collisions de la route. Malheureusement, il s'avère impossible de valider ces affirmations et de connaître les effets réels à long terme de l'introduction d'une telle technologie. Qui plus est, les craintes que suscitent ces véhicules en termes de sécurité posent un frein important à leur implantation massive. Il s'avère donc crucial d'examiner cet aspect et de se questionner sur une façon de certifier leur sécurité, et ce, sans avoir à attendre que des collisions se produisent.  ABSTRACT: Automation is strongly associated with economic growth and is widely seen as an important driver of the technological prosperity that accompanies it. Associated with the idea of the future, automated cars are often portrayed in fictional literature, movies and other mediums as an indispensable accessory to a futuristic life. The automated car is seen in the collective imagination as an important technological milestone in transportation engineering progress. As with most of the preceding developments, it is intended to facilitate our travelling behaviours. Indeed, it is generally seen as a remedy for a range of problems such as access to mobility, greenhouse gas emissions and road accidents. Unfortunately, it is impossible to validate these claims and to know the real long-term effects of the introduction of such a technology. Moreover, the safety concerns that these vehicles raise are a major obstacle to their widespread deployment. It is therefore crucial to examine this aspect and to question how to assess their safety, without having to wait for accidents to occur.


identifier: Plante, F. (2020). Towards Understanding Stall Cells and Transonic Buffet Cells  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'enveloppe de vol des avions civils est contrainte par plusieurs phénomènes aérodynamiques. Parmi ceux-ci figurent le décrochage et le tremblement. Le décrochage est défini comme une perte de portance causée par la séparation de l'écoulement sur une voilure. Il survient le plus souvent à faible vitesse et à un angle d'attaque élevé, influençant donc les performances au décollage et à l'atterrissage. Le tremblement est quant à lui une vibration de la structure de l'appareil causée par des efforts aérodynamiques instationnaires. Plus spécifiquement, le tremblement transsonique est défini comme une instabilité aérodynamique causant une oscillation de la position de l'onde de choc sur une aile. Il se produit à haute vitesse, cause un chargement instationnaire et des vibrations, et limite la vitesse maximale de l'aéronef. Ces deux phénomènes nuisent au contrôle de l'appareil et doivent être évités. Cependant, le tremblement et le décrochage demeurent mal compris et difficiles à prédire. Pour ces raisons, les avionneurs utilisent des lois empiriques pour prédire ces limites de l'enveloppe de vol, qui sont par la suite vérifiées lors des tests en vol. Une meilleure compréhension de ces phénomènes permettrait donc de réduire les incertitudes sur leur prédiction et de réduire les marges par rapport aux limites de décrochage et de tremblement lors de la conception, et ainsi d'améliorer les performances des prochaines générations d'avions. Le décrochage basse vitesse implique des dynamiques complexes, parmi lesquelles les cellules de décrochage. Ces dernières sont une variation de la position de la séparation d'une section en envergure de l'aile à l'autre. Elles sont associées à une structure en forme de champignon formée de tourbillons contrarotatifs. Des expériences réalisées sur des modèles s'étendant sur la largeur d'une soufflerie et des simulations sur des ailes infinies ont montré leur présence. Cela indique la présence d'une instabilité qui transforme l'écoulement bidimensionnel en un écoulement tridimensionnel. Dans le régime transsonique, le tremblement est caractérisé par une oscillation de la position de l'onde de choc le long de la corde causée par une interaction entre l'onde de choc et une couche limite décollée. La visualisation de l'écoulement sur des cas tridimensionnels montre la présence de structures formées par une variation de la position du choc le long de l'envergure. Ce phénomène a été nommé cellule de tremblement et présente une structure en forme de champignon similaire à celle qui est observée en condition basse vitesse. Cette observation mène à l'idée d'étudier les deux phénomènes avec les mêmes méthodes. Cette thèse vise l'amélioration de la compréhension du décrochage et du tremblement en étudiant ces cellules. L'hypothèse soutenant ce travail est que les cellules de décrochage et de tremblement sont en fait le même phénomène sous deux régimes d'écoulement distincts. Pour examiner cette hypothèse, les cellules sont d'abord caractérisées avec des calculs instationnaires des équations de Navier-Stokes en moyenne de Reynolds (URANS) et des simulations zonales des tourbillons décollés (ZDES). Des configurations formées par des ailes infinies sont sélectionnées afin d'exclure l'effet de la géométrie et des conditions aux limites sur la présence d'un écoulement tridimensionnel. Ces configurations sont obtenues en fermant le domaine de calcul avec des conditions de périodicité dans la direction de l'envergure. Ces simulations montrent la présence de cellules de décrochage et de tremblement. Ces dernières sont stationnaires pour le cas des ailes sans flèche et les cellules sont convectées dans la direction de l'envergure lorsqu'un angle de flèche est ajouté. La vitesse de cette convection est proportionnelle à la vitesse de l'écoulement en champ lointain, projetée dans la direction du bord d'attaque de l'aile. Le nombre de cellules augmente avec l'envergure. De plus, la visualisation des lignes de frottement pariétal montre une topologie d'écoulement en forme de champignon. Les simulations du décrochage sur les ailes sans flèche permettent d'obtenir des cellules de décrochage stationnaires. Dans le cas du tremblement, une instabilité bidimensionnelle est présente ce qui induit un écoulement instationnaire pour tous les angles de flèche. Cependant, cette étude n'exclut pas la possibilité d'observer des cellules de tremblement stationnaire. Ces résultats permettent de distinguer deux effets dominant le tremblement tridimensionnel. Le premier est l'instabilité de tremblement bidimensionnel classique qui survient à une fréquence constante, peu importe l'angle de flèche. Le second est une convection des cellules de tremblement avec une fréquence proportionnelle à l'angle de flèche. Cela explique la fréquence de tremblement plus élevé sur les avions civils que les cas bidimensionnels, puisque ces ailes ont un angle de flèche élevé. Pour supporter l'hypothèse de base et proposer un modèle expliquant l'origine des cellules de décrochage et de tremblement, elles ont aussi été étudiées à l'aide d'analyses de stabilité globale. Ces analyses permettent de caractériser la transition entre une solution bidimensionnelle stationnaire vers un état instationnaire et/ou tridimensionnel dans le régime linéaire. La méthodologie utilisée dans cette étude suppose que les perturbations autour de l'état de base sont périodiques dans la direction de l'envergure afin de réduire le coût de calcul. Ces analyses montrent qu'un mode globalement instable est responsable de la transition d'un état bidimensionnel vers une solution tridimensionnelle. Ce mode a une fréquence nulle pour le cas de l'aile sans flèche, et a une fréquence d'oscillation pour le cas des ailes en flèche. Cette fréquence est cohérente avec celle des structures convectées aux vitesses trouvées dans les simulations URANS. Dans le cas du décrochage, la longueur d'onde de ces cellules est aussi bien prédite. Ce faisant, la fréquence est aussi bien prédite. Cependant, les longueurs d'onde trouvées pour les cas de tremblement ne corroborent avec celles obtenues dans les simulations instationnaires. Toutefois, on observe que les simulations instationnaires bifurquent vers un état tridimensionnel en suivant la longueur d'onde présente dans les analyses de stabilité. Ainsi, des effets non linéaires sont probablement responsables du changement de longueur d'onde. On observe aussi que la présence de cellules de décrochage et de tremblement coïncide avec une pente négative de la relation entre le coefficient de portance et l'angle d'attaque des solutions utilisées comme champs de base pour les études de stabilité. Cela est aussi observé dans les calculs URANS où les solutions demeurent invariantes en envergure tant que cette pente est positive. Des analyses de stabilité sont aussi réalisées pour un cas à haut nombre de Reynolds et pour des nombres de Mach allant du régime subsonique au transsonique. Un mode tridimensionnel instable est trouvé pour tous les nombres de Mach et un dimensionnement par l'épaisseur de la séparation est appliqué avec succès pour comparer la longueur d'onde de ces modes. Pour finir, un modèle non visqueux (surface portante) avec correction de viscosité est utilisé pour étudier les cellules de décrochage. Ce modèle est capable de reproduire les principales caractéristiques des cellules de décrochage, comme leur nombre sur une aile ayant un rapport d'aspect donné. Ce modèle prédit la présence de cellules dès que la pente de la portance selon l'angle d'attaque devient négative. Il permet aussi de penser que les cellules ne seront observées que pour des décrochages du bord de fuite, pour lesquels la séparation se propage progressivement du bord de fuite vers le bord d'attaque lorsque l'angle d'attaque augmente. Cette conclusion est faite puisqu'un décrochage de bord d'attaque est caractérisé par une perte soudaine de portance et que la plage d'angle d'attaques où la pente de la portance est négative est infiniment mince. Cette conclusion est pour un cas parfait et le comportement sur une géométrie complexe comme celle d'un avion devrait être plus complexe. Ce modèle basse fidélité permet d'obtenir des solutions aillant le même nombre de cellules que des expériences sur des ailes rectangulaires. Un point intéressant de ce modèle est le fait que les effets visqueux sont traités de façon macroscopique à travers une polaire de portance. Le modèle n'inclut aucune information sur la topologie de l'écoulement décollé. Pour cette raison, on peut conclure qu'une instabilité de la distribution de la circulation permet d'expliquer les cellules de décrochage, et par extension les cellules de tremblement puisqu'elles ont été reliées à une instabilité similaire. Ensemble, ces résultats montrent que le tremblement bidimensionnel et tridimensionnel sont deux phénomènes différents. Ce dernier a plus de similarité avec l'instabilité causant les cellules de décrochage qu'avec une instabilité entre l'onde de choc et la couche limite décollée. Il ne faudrait donc pas l'appeler tremblement tridimensionnel, mais plutôt cellules de décrochage. Ces résultats montrent aussi que les cellules de décrochage/tremblement sont reliées à une instabilité de la circulation sur l'aile (cf. théorie de la ligne portante). Les idées et les méthodes présentées dans cette thèse pourront être utilisées dans un cadre industriel pour améliorer la modélisation de ces phénomènes, et améliorer l'efficacité et la sécurité du transport aérien.  ABSTRACT: The flight envelope of civil aircraft is bounded by several complex aerodynamic phenomena, of those the stall and the buffeting of lifting surfaces. Stall is defined as a loss of lift caused by flow separation. This usually occurs at low speed and high angle of attack, thus influencing the take-off and landing performances. Buffeting is a vibration of the airframe caused by unsteady aerodynamic loads. More specifically, the transonic buffet phenomenon causes an oscillation of the shock position on an aircraft wing. It occurs at high speed, induces unsteady loads and vibrations, and limits the maximum speed of aircraft. Both phenomena are detrimental to aircraft handling and must be avoided. However, transonic buffet and stall remain misunderstood and difficult to predict. For these reasons, aircraft manufacturer use empirical relations to predict these flight envelope limits, which are later verified in flight tests. Improving the comprehension of these phenomena will allow to reduce the uncertainty on the buffet and stall margins in the design stages and thus to improve the performances of future aircraft. Low speed stall involves complex dynamics, of which the stall cells. The latter are a variation of the chordwise separation point from one spanwise section to the other. This is associated with a complex vortical flow structure which has a mushroom shape. Experiments on wings spanning from one wind tunnel wall to the other and idealized infinite wing numerical simulations, which are essentially two-dimensional configurations, show their occurrence. This points to a flow instability which causes the two-dimensional separated flow to become three-dimensional. On the other hand, transonic buffet is characterized by an oscillation of the shock wave position caused by an interaction between the shock wave and a shock induced flow separation. Flow visualizations show three-dimensional flow features in the form of a variation of the chordwise shock position between spanwise wing stations (i.e. buffet cells). These buffet cells have a mushroom shape similar to the stall cells, which leads to the idea of studying both phenomena with the same methods. This thesis aims to improve our understanding of stall and buffet by studying these cells. The primary hypothesis on which this work is based is that the stall cells and the buffet cells are in fact the same flow phenomenon in two different flow regimes. To assess this hypothesis, the behavior of the cells is first characterized using Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes (URANS) simulations and Zonal Detached Eddy Simulations (ZDES). Infinite swept wing configurations are selected to exclude influence of the geometry and boundary conditions on the occurrence of three-dimensional flow features. Such configurations are achieved numerically by closing the computational domain with periodicity boundary conditions in the wing spanwise direction. Results from these simulations exhibit similar behavior between the stall cells and the buffet cells. Both are stationary for unswept wings and convected in the spanwise direction when the wings are swept. The convection speed is proportional to the magnitude of the projection of the free steam velocity along the leading edge direction. The number of buffet and stall cells increases with the span of the computational domain. Moreover, visualizations of the skin friction lines in both flow conditions exhibit a similar mushroom shape flow topology. In the simulation of the subsonic stall, fully converged steady solutions with stall cells are obtained on the unswept wings. In the case of the transonic buffet, the classic two-dimensional buffet instability is still present and causes the flow to be unsteady, even on unswept wings. However, the present study does not exclude the possibility to observe steady buffet cells on unswept wings. These results also allow to clearly distinguish between two dominant features of the three-dimensional buffet phenomenon. The first one is a two-dimensional buffet instability which occurs at a constant frequency, no matter the sweep angle. The second one is the convection of buffet cells at a frequency proportional to the sweep angle. This explains why the buffet of civil aircraft wings has a higher frequency than the two-dimensional buffet instability, since these wings are highly swept. In order to support the primary hypothesis and to work towards a model explaining the stall cell and buffet cell phenomena, they are also studied using global linear stability analyses about steady two-dimensional base-flows. These analyses allow to study the bifurcation from the two-dimensional base-flows towards an unsteady and/or a three-dimensional behavior, in the linear regime. The methodology used in this study assumes the instability will be periodic in the spanwise direction to reduce the computational cost. These analyses show that a globally unstable mode is responsible for a transition from the two-dimensional state towards a three-dimensional one. This mode is non-oscillatory for unswept wing and has a non-zero frequency for swept wing cases. This frequency is consistent with the one of flow structures convected at the speed observed in the URANS simulations. In the case of the subsonic stall, the wavelength of the stall cells is correctly predicted by the stability analyses and so is the frequency. In the case of the transonic buffet, the wavelengths found in the stability analyses do not match the one of the URANS simulations. However, it is found that the URANS simulations indeed diverge from the two-dimensional state with the wavelength of the stability analysis. Hence, nonlinear effects are probably responsible for this shift in the wavelength. Finally, it is observed that stall cells and buffet cells occur when the slope of the lift versus angle of attack curve of the two-dimensional steady base-flows becomes negative (i.e. onset of the stall). This is observed in the results of the stability analyses as well as in the URANS simulations where the flow stays spanwise invariant as long as this slope stays positive. These analyses are also carried out for a case at high Reynolds number and a threedimensional unstable mode is identified for every Mach number from the incompressible to the transonic regime. Moreover, a scaling of the spanwise wavelength of the mode by the separation thickness is successfully used to link the results from all these Mach numbers, at least near the onset of the three-dimensional instability. Finally, the behavior of a simple inviscid model (lifting surface) coupled with a viscous correction is studied to explain the stall cell phenomenon. This model is able to reproduce the main characteristics of the stall cell such as the number of cells over a wing of a given aspect ratio. This model predicts the onset of stall cells as soon as the slope of the lift versus angle of attack curve is negative. This model also allows to infer that the stall cells will only be observed for a trailing edge type of stall where the flow separation progressively moves from the trailing edge to the leading edge of the wing as the angle of attack is increased. This conclusion is made since a leading edge type of stall results in a sharp reduction of the lift in the post stall regime. Hence, the range of angles of attack for which the lift slope is negative is infinitely small and the entire wing will jump from a two-dimensional attached flow to a two-dimensional separated flow. Of course, this conclusion is for an idealized case and the flow behavior is expected to be more complex for real aircraft applications. An interesting point is the fact that the viscous effects are treated in a macroscopic way in the inviscid model. In fact, this model contains no information about the flow topology of the separated flow, it only takes into account the lift versus angle of attack polar of an airfoil. For this reason we can conclude that an instability in the lifting line or lifting surface theory can explain the stall cells and by extension the buffet cells since they have been shown to relate to similar instabilities. Together, these results shed light on the fact that the two-dimensional and three-dimensional buffet are two different phenomena, the latter being more akin to the stall cells than to a shock induced separation instability. They also emphasize that the stall/buffet cells are linked to an instability of the circulation distribution on a wing (i.e. lifting line theory). The ideas and methods put forward in the thesis can be used in the industry towards more accurate modeling of these phenomena, and to increase air transport efficiency and safety.


identifier: Jebnoun, H. (2020). Understanding the Impact of Poor Coding Practices on the Quality of Deep Learning Systems  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les applications basées sur l'apprentissage profond, en anglais Deep Learning (DL), sont de plus en plus utilisées pour résoudre diverses tâches de notre quotidien grâce aux recentes prouesses des modèles d'apprentissage profond qui surpassent déjà les compétences humaines dans un large éventail de tâches, de la classification des images à la reconnaissance de la parole et au traitement du langage naturel. Ces progrès tendent à élargir l'application de l'apprentissage profond dans des domaines aussi critiques en termes de sécurité comme les voitures autonomes et la santé. Les spécialistes de l'apprentissage profond partagent les mêmes préoccupations que les ingénieurs logiciels d' autres domaines en ce qui concerne l'efficacité, la complexité et la maintenabilité des systèmes logiciels. En revanche, le processus de développement continu des systèmes d'apprentissage profond, caractérisé par un rythme rapide et une complexité accrue, pourrait conduire à de mauvais choix de conception par le développeur.  ABSTRACT: Deep Learning (DL) based applications are increasingly being used in our society to solve a variety of tasks, thanks to the recent progress of deep learning models, which are now outperforming humans on a wide range of tasks, from image classification to speech recognition and natural language processing. This progress is being made towards the widespread application of DL in safety-critical applications such as autonomous cars and healthcare. Deep learning practitioners share similar concerns as software engineers in other domains with regards to efficiency, complexity, and maintainability. On the other hand, the continuous development of deep learning systems which takes place at a rapid pace as well as their increasing complexity could lead to bad design choices on the part of the developers. Furthermore, due to the prevalent use of similar frameworks and repeated coding of similar tasks, deep learning developers, therefore, tend to use copy-paste practice, creating clones in deep learning code


identifier: El Iraki, K. (2021). Étude probabiliste du comportement d'éléments structuraux en béton renforcé de fibres  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract:
«RÉSUMÉ: Afin d'analyser la fissuration dans les structures typiques en béton, un outil de calcul appelé EPM3D (Massicotte & Ben Ftima, 2015) a été développé à l'École Polytechnique de Montréal. Il a ensuite été amélioré pour prendre en compte la fissuration dans les structures en béton armé, en BRF et BFUP. Cependant, cet outil ne tenait pas compte du caractère aléatoire des propriétés mécaniques du béton inhérent à sa nature hétérogène. En effet, la plupart des paramètres d'entrée utilisés pour établir la loi non linéaire du béton sont aléatoires et présentent une variabilité qui ne peut être négligée.
En outre, la vérification à l'état limite ultime prend en compte des facteurs de résistance appliqués aux paramètres du matériau ou à la résistance ultime pour respecter une probabilité de rupture maximale admissible; à savoir


identifier: De Miceli, J.-Y. (2020). Détection d'attaques informatiques sophistiquées contre les communications ADS-B en aviation  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le contrôle aérien dispose de plusieurs types de radars pour détecter des avions et assurer la sécurité des passagers et équipages dans le ciel. Depuis le début des années 2000, un pro-tocole de communication, l'Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B), a connu un véritable essor au point d'éventuellement supplanter les radars et de venir les remplacer dans certaines zones. Avec cette technologie, ce sont les avions eux-mêmes qui transmettent en continu leurs données de position. De plus, une constellation de satellites est déployée afin de recevoir ces messages et de permettre une détection des avions sur l'intégralité du globe terrestre.Si cette technologie présente beaucoup d'intérêt par la qualité des informations transmises et son faible coût, elle possède des lacunes qui sont dangereuses du point de vue de la cybersécurité. En e˙et, les messages ADS-B sont envoyés en clair et ne possèdent pas de mécanismes d'authentification. Il est donc possible pour une personne ayant pris connaissance du protocole de pouvoir perturber le travail des contrôleurs aériens et impacter négativement le trafic aérien en injectant de faux paquets par une radio logicielle. Cela cause un problème de sécurité, car en cas d'attaque les contrôleurs ne pourraient pas mener correctement leur mission et les pilotes peuvent être amenés à e˙ectuer des manœuvres dangereuses en suivant les indications du Traÿc Alert and Collision Avoidance System (TCAS), un système de prévention de collision, qui utilise l'ADS-B.Afin de corriger ces vulnérabilités, une grande partie des chercheurs se concentrent sur les di˙érents moyens d'intégrer de la cryptographie dans le protocole ADS-B, ce qui nécessitera une mise à jour. Or, les processus de certification en aéronautique mettent généralement plusieurs années à aboutir. C'est pourquoi notre travail s'est penché sur le développement et l'évaluation d'un outil de détection d'attaques ADS-B.  ABSTRACT: Air traÿc control has several types of radar to detect aircraft and ensure the safety of passengers and crews in the sky. Since the beginning of the 2000s, a communication protocol, Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B), has experienced a real boom, to the point where it may eventually supplant the radars and replace them in certain areas. With this technology, it is the aircraft themselves that continuously transmit their position data. In addition, a constellation of satellites is deployed to receive these messages and enable aircraft to be detected over the entire globe.While this technology is of great interest because of the quality of the information transmitted and its low cost, it has shortcomings that are dangerous from a cybersecurity point of view. ADS-B messages are sent in clear text and have no authentication mechanisms. It is therefore possible for a person who is familiar with the protocol to be able to disrupt the work of air traÿc controllers and adversely a˙ect air traÿc by injecting false packets via a software defined radio. This causes a safety problem, because in the event of an attack the controllers would not be able to carry out their mission properly and pilots may have to carry out dangerous manoeuvres following the indications of Traÿc Alert and Collision Avoidance System (TCAS), a collision avoidance system which uses ADS-B.In order to correct these vulnerabilities, many researchers are focusing on the various ways of integrating cryptography into the ADS-B protocol, which will require updating. However, certification processes in aeronautics generally take several years to complete. This is why our work has focused on the development and evaluation of a tool for detecting ADS-B attacks.


identifier: Narrainen, A. (2021). Développement d'une plateforme de consultation et d'analyse de l'industrie du taxi  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce projet de recherche s'inscrit dans la continuité des travaux de Lacombe (2016) et Laviolette (2017) portant sur l'élaboration d'indicateurs de performance et de suivi sur l'offre et la demande de déplacements par taxi à Montréal. Cependant, ces études se sont appuyées sur les données de quelques intermédiaires en services de taxi uniquement. Pour le présent projet, ce sont les données de tous les taxis opérant sur l'île de Montréal qui sont rendues disponibles. L'analyse peut donc être élargie à l'ensemble du territoire sans qu'il soit nécessaire de pondérer les objets d'analyse. Dans cette optique, le projet vise à développer une plateforme web de consultation et d'analyse de l'industrie du taxi. Deux principaux objectifs permettent d'atteindre ce but : 1. Automatiser l'extraction des données de ce registre et le calcul des indicateurs. 2. Développer une plateforme de consultation et d'analyse de ces indicateurs qui agira comme un outil d'aide à la planification stratégique. Dans un premier temps, afin de mettre en évidence les enjeux liés à la conception d'une telle plateforme, une revue de littérature s'intéresse à deux principales thématiques.  ABSTRACT: This research project is a continuation of the work conducted by Lacombe (2016) and Laviolette (2017) on developing performance indicators and monitoring the supply and demand for taxi travel in Montreal. However, these studies relied solely on the data of a few taxi compagnies. For the current project, data from all the taxis operating on the island of Montreal are made available. The analysis can therefore be extended to the entire territory without the need to weight the objects of analysis. To that end, this project aims to develop a dashboard for consultation and analysis of the taxi industry. There are two main objectives to achieve this goal: 1. To automate the extraction of data from the Register and the calculation of the indicators. 2. To develop a dashboard for consultation and analysis of these indicators that will act as a tool to support strategic planning. In order to highlight the issues involved in the design of such a platform, a literature review first focuses on two main themes.


identifier: Goffin, A. (2020). Caractérisation thermomécanique du frittage de poudre d'acier 316L mise en forme par jet de liant  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'impression 3D par jet de liant permet la fabrication de pièces aux géométries complexes, dans un délai de temps très court. Son principe repose sur le dépôt successif de liant polymérique sur un lit de poudre métallique. Un traitement de déliantage, permettant l'élimination du liant, suivi d'un frittage permet la solidification de la pièce. L'absence de contrainte interne et d'usinage après impression en font les atouts majeurs de cette technique. Toutefois, en raison du taux important de porosités qu'elle induit, cette méthode n'est pour le moment pas recommandée pour des pièces destinées à de fortes sollicitations mécaniques. L'objectif général de ce mémoire de maîtrise est de caractériser la dégradation du liant et comprendre l'influence des paramètres de frittage, afin de cerner la fenêtre d'opération permettant la plus grande densité relative frittée pour la pièce métallique imprimée.  ABSTRACT: 3D binder jet printing allows for the manufacture of parts with complex geometries in a very short timeframe. Its principle is based on the successive deposition of a polymeric binder on a bed of metallic powder. A debinding treatment, allowing for the removal of the binder, followed by sintering, causes solidification of the part. The absence of internal stresses and the minimal machining requirement after printing are the major advantages of this technique. However, due to the high occurrence of porosities in this method, it is not currently recommended for parts subject to high mechanical stress. The general objectives of this master thesis are to characterize the degradation of the binder and to understand the influence of the sintering parameters, in order to define the operating window allowing for the highest relative sintered density for the printed metal part.


identifier: Ashby, M. U. (2020). Pilotage autonome agressif de drone dans un environnement de course  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans les dernières années, le marché des drones a connu un essor majeur dans plusieurs domaines, tant civil, commercial qu'académique. Parmi ceux-ci, un nouveau domaine d'intérêt a fait son apparition : les courses de drones. Ces courses mettent en évidence la supériorité des pilotes humains par rapport aux systèmes autonomes développés jusqu'à présent. Pour l'instant, ces systèmes d'autonomie sont très limités et plusieurs capteurs sont nécessaires pour un vol sécuritaire et performant. La piste d'une course de drone est un environnement particulièrement difficile comparativement aux conditions standards de vol du fait de hautes vitesses impliquées et d'un environnement visuel très complexe. Ce contexte pose donc d'importants défis dans le développement et l'implémentation en temps réel d'algorithmes d'estimation d'état et de perception, mais aussi de planification de trajectoires et de lois de commande. Les lois de commande non-linéaires sont les plus appropriées pour contrôler un multicoptère dans des conditions non-standards de vol. En ce qui a trait à la génération de trajectoires, les trajectoires polynomiales optimales permettent, contrairement aux autres méthodes populaires, de générer des trajectoires satisfaisant les contraintes dynamiques du multicoptère. L'objectif principal de ce projet de recherche est donc d'améliorer l'autonomie des drones de course en se concentrant sur les problèmes de commande et de navigation à hautes vitesses. Tout d'abord, une modélisation complète de la dynamique d'un multicoptère est effectuée afin de simuler son comportement, et de concevoir la loi de commande non-linéaire. La propriété de platitude différentielle du multicoptère est alors exploitée pour la génération de trajectoires optimales. La loi de commande non-linéaire est ensuite validée par voie de simulation haute fidélité dans l'environnement ROS-Gazebo. Des trajectoires complexes et agressives sont suivies avec une erreur relative faible. Une version améliorée de la méthode de génération de trajectoires est ensuite présentée. Elle consiste essentiellement en des modifications au niveau de la robustesse numérique et l'ajout de l'optimisation du temps dans la formulation originale. Ces modifications sont alors utilisées pour générer des trajectoires optimales dans un parcours typique de course de drones. Pour terminer, la loi de commande et la méthode génération de trajectoires développées sont combinées avec un module de détection et de cartographie pour former un système autonome de parcours de piste de courses. La performance de ces algorithmes est évaluée sur deux pistes de courses typiques pour drone. Les résultats des simulations montrent une performance et robustesse légèrement supérieure à la littérature.  ABSTRACT: In recent years, the UAV market has experienced major growth in several areas, including civil, commercial and academics. Among these, a new field of interest has emerged: UAV racing. These races highlight the superiority of human pilots over the autonomous systems developed to date. Currently, these autonomous systems are very limited and several sensors are required for safe and efficient flight. UAV racing tracks are a particularly difficult environment compared to standard flight conditions due to the high speeds involved and the very complex visual environment. This context therefore poses significant challenges in the development and implementation of real-time state estimation and perception algorithms, as well as trajectory planning and control laws. Non-linear control laws are the most suitable to control a multicopter in non-standard flight conditions. As far as trajectory generation is concerned, optimal polynomial trajectories allow, contrary to other popular methods, to generate trajectories satisfying the dynamic constraints of the multicopter. The main objective of this research project is therefore to improve the autonomy of racing UAVs by focusing on control and navigation problems at high speeds. First of all, a complete modeling of the dynamics of a multicopter is carried out in order to simulate its behavior, and to design the non-linear control law. The differential flatness property of the multicopter is then exploited to generate optimal trajectories. The non-linear control law is then validated by high-fidelity simulation in the ROS-Gazebo environment. Complex and aggressive trajectories are followed with a low relative error. An improved version of the trajectory generation method is then presented. It essentially consists in modifications to the numerical robustness and the addition of time optimization in the original formulation. These modifications are then used to generate optimal trajectories in a typical UAV race course. Finally, the control law and trajectory generation method developed are combined with a detection and mapping module to form a stand-alone autonomous drone racing system. The performance of these algorithms is evaluated on two typical UAV racetracks. Simulation results show a performance and robustness slightly superior to the literature.


identifier: Rodrigues Blanco, C. M. (2020). Proposed taxonomy and framework to support the decision-making of investments in Big Science  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Au cours des sept dernières décennies, les projets de Mégascience (Big Science) ont adopté une dimension internationale, sont devenus plus complexes et plus coûteux, rendant ainsi plus difficile la prise de décision des gouvernements en matière d'investissement. Combinant des méthodes de recherche qualitatives et quantitatives, l'objectif principal de cette recherche est d'aider les gouvernements nationaux à améliorer leur capacité à prendre des décisions éclairées et structurées en matière d'investissement en Mégascience, avec la participation de la communauté scientifique et de l'industrie. Pour atteindre cet objectif, deux objectifs spécifiques sont poursuivis. Le premier vise à construire une taxonomie générale de la Mégascience qui offre une compréhension globale allant au-delà de la vision traditionnelle du terme, c'est-à-dire de gros projets d'infrastructure pour la physique de haute énergie. Cette taxonomie est construite sur la base de domaines de recherche qui, en combinaison avec des définitions pratiques et complètes, peut être utilisée pour présélectionner des projets qui, s'ils répondent à des exigences spécifiques, seront éligibles à recevoir des financements importants. Le deuxième objectif spécifique est la structuration du problème de l'investissement gouvernemental en Mégascience. À cet effet, une série de 50 entretiens avec des parties prenantes de haut niveau de la Mégascience trace un portrait détaillé de la complexité de la prise de décision de financement. Les résultats ont révélé qu'il existe une seule cause principale du problème de décision d'investissement en Mégascience qui est la nature même de la Mégascience, dont le but est d'explorer la frontière de la connaissance, plutôt que le montant astronomique du financement en lui-même. La structuration du problème a également révélé que pour résoudre le problème, il est nécessaire de promouvoir un processus décisionnel qui soit objectif, et donc fondé sur des critères qualitatifs et / ou quantitatifs. Au final, cette recherche propose un cadre systématique et personnalisable afin de faciliter la prise de décision en matière d'investissements dans le domaine de la Mégascience. Le système propose un index de la Mégascience (« BigSci Index »), compatible avec toutes les initiatives en Mégascience de façon à fournir un cadre transparent, éclairé et fondé sur des données probantes pour le processus décisionnel et la reddition de comptes. La communauté scientifique, les représentants de l'industrie et les analystes gouvernementaux sont des éléments centraux de cette cadre. Les résultats de cette recherche offrent une double perspective par l'intermédiaire d'une contribution à une meilleure compréhension du phénomène de la Mégascience et également par l'introduction d'une nouvelle approche du problème de la prise de décision dans le financement des projets. L'adoption du cadre proposé permettrait de garantir aux gouvernements une prise de décision éclairée dans les investissements en Mégascience tout en adoptant les meilleures pratiques dans un processus rationnel, structuré et objectif. Ces avantages comprennent également une utilisation plus efficace des fonds publics et une plus grande transparence dans la prise de décision. Cela se traduirait en effet par une augmentation des avantages sociaux, économiques, politiques et scientifiques des investissements dans des projets de Mégascience.  ABSTRACT: Over the past 70 years, Big Science projects have adopted an international dimension, which has become more complex, costly, and challenging regarding governments' decision-making in investments. Combining qualitative and quantitative research methods, this research's primary goal is to support national governments to improve their capacity to make informed and structured decisions on Big Science investments, with the participation of the scientific community and the industry. To reach this goal, two specific objectives are pursued. The first specific objective is to build a taxonomy of Big Science that provides a comprehensive understanding of the term beyond the traditional view of BigSci as high-energy physics infrastructure projects. This taxonomy is built based on research fields that, along with a proposed workable and comprehensive definition of Big Science, may be used to pre-select candidate project proposals to receive significant investments if they meet specific requirements. The second specific objective is to structure the problem of government investments in Big Science. To that effect, a set of 50 interviews with high-level Big Science stakeholders provided an in-depth portrait of the complex situation of the funding decision. The results revealed a single prime cause of the Big Science investment decision problem, which is the inherent nature of Big Science of exploring the frontier of knowledge, rather than the exorbitant amount of funding it demands. The problem structuring also revealed that to solve the problem, it is necessary to promote a decision-making process that should be objective, i.e., grounded on qualitative and/or quantitative criteria. In the end, this research proposes a systematic and customizable framework for supporting the decision-making of Big Science investments. The framework introduces the BigSci Index, which addresses any Big Science initiative and provides measures to ensure transparent, informed, and evidence-based decision-making and accountability. The scientific community, industry representatives, and government analysts are central components of the framework. The results provide a two-fold perspective: they contribute to a new understanding of the phenomenon of Big Science and offer a new approach to its funding decision problem. Adopting the proposed framework for the government decision-making of Big Science investments would ensure that decisions are well informed, follow best practices, and involve a rational, structured, and objective process. The benefits also include more effective use of public funds and greater clarity and transparency in decision-making. These, in turn, would translate into increased social, economic, political, and scientific benefits from investments in Big Science projects.


identifier: Mbeutcha, Y. A. (2020). Développement d'outils d'optimisation pour la planification à moyen et long terme de la production hydroélectrique  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La planification de la production vise à définir l'utilisation des ressources d'un parc hydroélectrique pour répondre à la demande électrique et maximiser les revenus tirés de l'électricité produite, tout en respectant les contraintes du système et en assurant la pérennité des installations. À moyen et long terme, l'horizon étudié s'étend typiquement sur plusieurs années avec un pas de temps hebdomadaire ou mensuel pour les étapes de décision. La gestion des réservoirs du parc doit se faire en considérant l'incertitude des apports en eau sur l'horizon de planification. La prise de décision à long terme est encore plus importante lorsque de grands réservoirs de capacité multiannuelle sont présents dans le parc de production comme au Québec. Les réservoirs multiannuels peuvent déplacer l'énergie stockée sur plusieurs années, ce qui en fait un moyen efficace de protection contre la grande variabilité hydrologique généralement présente à long terme. Un compromis doit être trouvé entre conserver un stock de sécurité suffisant pour les années futures et saisir les opportunités présentes à travers la production et la vente de l'énergie potentielle en stock. À cet équilibre difficile à trouver viennent s'ajouter la grande taille du système et les relations non linéaires et non convexes entre le débit soutiré, la hauteur de chute et la production hydroélectrique. Planifier la production à long terme se formule comme un problème multi-étapes stochastique de prise de décision qui est souvent résolu par la programmation dynamique stochastique (SDP) ou la programmation dynamique stochastique duale (SDDP), une variante de la SDP non affectée par la « malédiction de la dimension » du système. L'incertitude sur les apports est représentée par un modèle hydrologique périodique autorégressif (PAR) pour la méthode SDDP et un processus markovien dans le cadre de la SDP. Les cadres périodique autorégressif et markovien standard présentent des limitations à la structure de corrélation et aux statistiques annuelles et interannuelles pouvant être considérées. Le but de cette thèse est d'améliorer les méthodes d'optimisation sous incertitude afin de tenir compte de l'information statistique pertinente pour la planification long terme d'un complexe hydroélectrique. Trois activités entourent cet objectif principal. La première activité consiste à la mise en place d'un outil d'optimisation stochastique basé sur la SDDP dans l'environnement industriel d'Hydro-Québec Production (HQP). L'histoire de la programmation stochastique à HQP est longue et riche de modèles performants pour la gestion des opérations. Malheureusement, les divergences avec les caractéristiques officielles des installations n'ont pas favorisé la pérennité de ces modèles. Pour cette raison, un intérêt particulier a été apporté à l'adéquation du modèle avec l'environnement utilisateur et à la flexibilité de l'outil. Ces caractéristiques ont permis de doter les gestionnaires de rivière, les gestionnaires moyen terme et long terme d'un outil efficace d'aide à la décision dans la gestion du parc de production d'HQP. La deuxième activité utilise l'outil d'optimisation stochastique développé et étend le modèle PAR qui y est utilisé à un modèle périodique autorégressif à moyenne mobile (PARMA). Les modèles PARMA sont connus pour avoir une structure de corrélation plus forte que les modèles PAR. Les modèles PARMA testés sur le système hydrique Manicouagan ont révélé une meilleure représentation des autocorrélations d'ordre 2 et 3, ainsi que de la moyenne annuelle des apports par rapport aux modèles PAR de même ordre autorégressif. Les politiques de gestion obtenues par la méthode SDDP avec les modèles PARMA induisent une plus grande valeur marginale de l'eau stockée dans le réservoir multiannuel du système. Les décisions prises ont donc tendance à conserver plus d'eau en stock, ce qui entraîne une amplitude des déversements extrêmes plus forte contrebalancée par une meilleure protection du système contre les délestages. Globalement, le revenu moyen et l'efficacité du système se retrouvent améliorés, ce qui indique un meilleur compromis des modèles PARMA par rapport aux PAR. La troisième activité s'intéresse à une politique de gestion du stock énergétique d'Hydro- Québec Production sur plusieurs années qui intègre la représentation des statistiques annuelles et interannuelles d'un modèle Shifting Level (SL). Le parc de production est agrégé en réservoirs énergétiques équivalents et le SL est utilisé pour représenter la dynamique annuelle et interannuelle des apports, couplé à une méthode de désagrégation pour capturer l'information au niveau intra-annuel. La désagrégation temporelle n'est pas compatible avec le cadre markovien standard ce qui empêche l'utilisation directe de la SDP. Une méthode hybride est désignée dans laquelle les scénarios générés à partir du SL désagrégé permettent d'améliorer une politique initiale obtenue par la SDP où la variable hydrologique est l'apport précédent. La performance de la politique améliorée est comparée à la SDP qui utilise un modèle de Markov à états cachés autorégressif (HMM-AR) comme approximation markovienne du processus SL désagrégé. Le revenu moyen obtenu par la méthode hybride est supérieur à la SDP avec HMM-AR. Cet avantage est associé à un meilleur compromis entre un stock de sécurité élevé pour diminuer le risque de délestage et un volume de ventes élevé permettant de rentabiliser l'énergie stockée en évitant de la perdre par déversement.  ABSTRACT: Hydropower production scheduling aims at defining the system's use of resources to satisfy the electrical load and maximize the income from electricity production while respecting the constraints of the system and ensuring the sustainability of the installations. In the medium term and long term scheduling, the horizon typically spans over several years with a weekly or monthly time step for the decision stages. The management of the reservoirs in the system must consider the uncertainty of inflows over the planning horizon. Long-term decision-making is even more critical when large reservoirs with multi-year capacity are present as in Québec's production system. Multi-year reservoirs can move stored energy over several years, making them an adequate protection tool against the huge hydrological variability generally present in the long term. Therefore, a trade-off must be found between ensuring sufficient safety storage for future years and seizing the current opportunities through the production and sale of the stock's energy. In addition to this difficult balance, the large size of the system and the non-linear, non-convex relationships between discharges, head, and hydroelectric production make the problem even harder to solve. Long-term production planning is usually framed as a multistage stochastic decision-making problem. This problem is often solved by Stochastic Dynamic Programming (SDP) or Stochastic Dual Dynamic Programming (SDDP), a variant of SDP unaffected by the “curse of the dimensionality”. The uncertainty on the inflows is represented by a periodic autoregressive model (PAR) for the SDDP method and a Markovian process within the SDP framework. Periodic autoregressive and the standard markovian models provide impressive fitting capabilities of the actual inflow process. However, some limitations may be present regarding the correlation structure and the annual and interannual statistics. This thesis aims to improve the stochastic optimization methods to take into account the relevant statistical information for the long-term planning of a hydroelectric complex. This primary goal is organized around three activities. The first activity consists of building a stochastic optimization tool based on SDDP in the industrial environment of Hydro-Québec Production (HQP). The history of stochastic programming at HQP is long and rich in robust models for the stochastic management of operations. Unfortunately, differences with the installations' official characteristics did not favor the durability and the evolution of these models. Thus, a particular interest has been brought to the adequation of the model with the user environment and the flexibility of the tool. These characteristics have made it possible to provide river managers, medium-term, and long-term operators with a useful decision-support tool in managing the HQP production system. The second activity uses the developed stochastic optimization tool and extends the PAR model to a periodic autoregressive moving average model (PARMA). PARMA models are known to have a stronger correlation structure than PAR models. The PARMA models tested on the Manicouagan hydropower system better capture the autocorrelations of the order 2 and 3, as well as the annual average of the inflows compared to the PAR models of the same autoregressive order. The management policies obtained by the SDDP method with the PARMA models induce a higher marginal value of the water stored in the multi-year reservoir. Therefore, the decisions tend to keep more water in the reservoir, which leads to a greater amplitude of extreme spills balanced by better protection of the system against load deficits. Overall, the average income and the system's efficiency are improved, which indicates a better compromise of the PARMA models compared to the PAR. The third activity is concerned with a policy for managing Hydro-Québec Production's energy storage over several years, integrating the representation of annual and inter-annual statistics of a Shifting Level (SL) model. The production system is aggregated into equivalent energy reservoirs. The SL is used to represent the annual and interannual energy inflow dynamics, coupled with a disaggregation method to capture information at the intra-annual level. The temporal disaggregation is not compatible with the standard Markovian framework, which prevents SDP direct use. A hybrid method is designed to compute the operations policy. The hybrid method improves with the disaggregated SL scenarios, an initial policy obtained by the SDP, where the hydrological variable is the previous inflow. The improved policy's performance is compared to an SDP method that uses an autoregressive hidden state Markov model (HMM-AR) as the Markovian approximation of the disaggregated SL process. The average income obtained by the hybrid method is higher than the SDP with HMM-AR. This advantage is associated with a better trade-off between high safety storage to reduce the risk of energy deficits and a high sales volume to profit on the energy stored by avoiding spillage losses.