identifier: Yi, Z. (2016). New Materials and Processing Routes for Organic Electrochemical Transistors  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La bioélectronique est un domaine pluridisciplinaire dont l'objectif est le couplage des dispositifs électroniques avec les systèmes biologiques. La bioélectronique vise l'exploitation des dispositifs électroniques pour des applications biologiques, comme les systèmes de livraison de médicament implantables, la peau artificielle, ou encore les capteurs capables d'opérer in vivo ou in vitro. Les interfaces entre la biologie et l'électronique nécessitent des dispositifs qui soient à la fois mécaniquement flexibles et étirables, chimiquement inertes, ainsi que, dans certains cas, biodégradables. La bioélectronique basée sur des matériaux organiques, ou bioélectronique organique, donne les moyens technologiques de produire des dispositifs électroniques mécaniquement flexibles ou dégradables, le tout à faible coût sur de larges surfaces. Les recherches intensives dans le domaine de l'électronique organique ont commencé dans les années ‘90, avec les premières diodes électroluminescentes, transistors ainsi que cellules photovoltaïques basés sur des matériaux organiques. Les dispositifs électroniques organiques deviennent omniprésents dans notre société moderne avec l'introduction sur le marché d'écrans basés sur l'utilisation de diodes électroluminescentes pour les téléphones cellulaires, les télévisions et d'autres produits commerciaux. D'autres dispositifs électroniques organiques, tels que les transistors organiques pour les tags d'identification radiofréquence, devraient faire à leur tour une entrée sur le marché dans un futur proche. Les matériaux organiques électroniques présentent plusieurs avantages sur leurs homologues inorganiques, ce qui les rend plus adaptés à certaines applications spécifiques. L'un des avantages les plus importants réside sans doute dans la capacité des matériaux organiques électroniques à transporter les porteurs de charge ioniques et électroniques, pour pouvoir développer de nouveaux dispositifs faisant l'interface avec les systèmes biologiques. Le transistor organique électrochimique (OECT), qui a trouvé de nombreuses applications dans les biocapteurs ou dans les dispositifs implantables, en est un bon exemple. Les OECTs offrent la capacité prometteuse à opérer à de faibles voltages (<1 V) en solutions aqueuses, où les procédés biologiques ont lieu. Les OECTs peuvent être réalisés entièrement à l'aide de polymères conducteurs et sont composés d'électrodes appelées source et drain, ainsi que d'un canal en contact ionique avec une électrode appelée grille via une solution électrolytique. Le potentiel appliqué à la grille module le courant qui circule dans le canal. Dans ix la plupart des OECTs, l'application d'une différence de potentiel positive à la grille induit une redistribution réversible des ions positifs à l'intérieur du polymère conducteur composant le canal, ainsi qu'à l'intérieur de l'électrolyte. Ceci, couplé avec l'injection de charges par la source et le drain, résulte en un dédopage électrochimique du canal conducteur, qui s'accompagne d'une diminution du courant source-drain. Dans cette thèse, nous décrivons la fabrication de différents types d'OECTs, rigides, flexibles ou encore dégradables, sur des substrats de verre, de plastique ou de shellac dégradable. Des techniques non-conventionnelles comme la gravure sur parylène et la photolithographie orthogonale ont été utilisées pour la fabrication des dispositifs. Ces méthodes permettent d'éviter le contact direct entre les matériaux organiques et d'autres matériaux (i.e. les photorésines, les solvants et les décapants) typiquement utilisés en photolithographie, évitant ainsi une dégradation des propriétés électriques. Afin de mieux comprendre le mécanisme de fonctionnement des OECTs, qui est toujours largement méconnu, ainsi que d'optimiser leurs performances, nous avons étudié le rôle de leurs composants clé, i.e. l'électrolyte, l'électrode de grille et le substrat. Nous avons aussi exploré la possibilité de fabriquer un dispositif flexible intégrant un transistor et un supercondensateur, qui pourrait être intéressant pour des applications dans le domaine du micro-stockage d'énergie. Les liquides ioniques (ILs) sont des candidats intéressants pour servir de milieu de grille (gating medium) dans les OECTs. Néanmoins, les ILs présentent une viscosité excessivement élevée qui empêche de les utiliser directement dans les OECTs. Nous rapportons ici deux approches permettant d'utiliser le liquide ionique hautement visqueux triisobutyl(méthyl)phosphonium tosylate (Cyphos® IL 106) dans des OECTs basés sur le poly(3,4-éthylènedioxythiophène) polystyrènesulfonate (PEDOT:PSS). Ces deux approches sont l'utilisation d'un mélange binaire IL-H2O et l'utilisation de gels ioniques. Ces formulations du milieu de grille mènent à une augmentation de la modulation de l'OECT, comparativement aux résultats obtenus avec le liquide ionique pur. En utilisant des grilles en carbone activé de grande surface, des ratios ON/OFF allant jusqu'à 5000 ont été obtenus avec les mélanges Cyphos® IL 106–H2O à 5% et 10% de H2O, v/v. Des OECTs planaires utilisant du PEDOT:PSS comme matériau pour le canal, du carbone nanostructuré comme matériau pour l'électrode de grille et du gel poly(sodium 4-styrènesulfonate) x (PSSNa) comme électrolyte ont été fabriqués sur des substrats flexibles de poly(téréphtalate d'éthylène) (Mylar®). Le carbone nanostructuré a été déposé à température ambiante par déposition supersonique de faisceaux en agrégats (SCBD). L'OECT résultant se comporte comme un supercondensateur hybride (ce qui donne un dispositif que nous avons appelé transcap). La capacité à stocker l'énergie des transcaps a été étudiée dans deux configurations : l'une utilise le PEDOT:PSS comme électrode positive et le carbone nanostructuré comme électrode negative, tandis que la deuxième configuration inverse la polarité des électrodes. Les études de la charge/décharge potentiostatique révèlent que les deux supercondensateurs montrent de bonnes performances en termes de rétention de voltage. Ceci est particulièrement vrai quand du PEDOT:PSS est utilisé comme électrode positive. Les caractéristiques de la charge/décharge galvanostatique présentent une forme triangulaire symétrique typique, ce qui indique un comportement capacitif quasiment idéal, avec une haute efficacité coulombienne (proche de 100%). Enfin, nous avons développé des OECTs “verts”, qui emploient des substrats dégradables et de l'eau comme milieu de grille. Des OECTs fabriqués sur du PET (polytéréphtalate d'éthylène) ont été transférés sur un substrat de shellac par transfer printing. Afin d'étudier l'effet de grille en présence d'eau comme milieu de grille, nous avons utilisé une électrode de grille en carbone activé ainsi qu'une électrode de grille en PEDOT:PSS. Les résultats ont montré que les OECTs utilisant des grilles en carbone activé présentent une réponse en courant plus lente et une modulation de courant plus élevée que les grilles en PEDOT:PSS. Le substrat en shellac peut être dégradé en utilisant une solution de KOH à une concentration 1 M. Nos études sur différents électrolytes, grilles de grande surface spécifique et substrats ont permis des avancées significatives dans le domaine des OECTs, qui vont mener vers de nouvelles applications in vivo et in vitro. De plus, les OECTs peuvent être utilisés comme des dispositifs de stockage d'énergie. Le concept de transcap intégrant un transistor organique électrochimique et un supercondensateur peut être davantage optimisé pour obtenir des temps de réponse plus rapides et une autodécharge plus faible, ainsi que des propriétés électriques et de stockage d'énergie optimisées.  ABSTRACT: Organic electronics, which use thin films or single crystals of organic π-conjugated materials as semiconductors, enable technologies for large-area, mechanically flexible and low-cost electronics. Intense research in organic electronics started in the 90s, with the demonstration of the first lightemitting diodes, transistors and solar cells based on organic materials. Today, such devices are becoming ubiquitous in our society as they can be found in displays based on organic lightemitting diodes in mobile phones, televisions and many other consumer devices. Other organic electronic devices, such as transistors for radio frequency identification tags, are expected to enter the market in the near future. Organic electronic materials present several advantages over inorganic ones, which make them more viable for targeted applications. One the most significant advantages of organic materials is their ability to transport both ionic and electronic charges, which can be exploited in bioelectronics, a multidisciplinary field that deals with the coupling of electronic devices with biological systems. The primary goal of bioelectronics is to exploit electronic devices for biological applications, such as implants, drug delivery systems, artificial skin, and sensors for in vivo or in vitro environments. Interfaces between biological systems and electronics require devices that are mechanically flexible and stretchable, chemically inert and in some cases biodegradable. Bioelectronics based on organic materials, known as organic bioelectronics, especially promising because promise to yield devices that are able to combine ionic and electronic transport and to offer improved mechanical interfaces with living tissues, due to the soft nature of the polymer surface. An example of a bioelectronic device is the organic electrochemical transistor (OECT), which has found applications in biosensors and implantable devices. OECTs are attractive because of their ability to operate at low voltages (< 1 V) in aqueous solutions, where biological processes take place. OECTs can be composed solely of conducting polymers and consist of source and drain electrodes and a channel in ionic contact with a gate electrode via an electrolyte solution. vi The gate voltage modulates the current flowing in the channel. In most OECTs, the application of a positive gate bias induces a reversible redistribution of positive ions within the conducting polymer channel and the electrolyte. This, together with charge injection from source and drain, results in electrochemical dedoping of the conducting channel, accompanied by a decrease of the source-drain current. In this thesis, we have fabricated rigid, flexible and degradable OECTs on glass, plastics and degradable shellac substrates. Unconventional techniques such as parylene patterning and orthogonal photolithography have been used for device fabrication. These processing techniques let us avoid placing organic materials in contact with other materials (such as photoresists, solvents and strippers) typically used in photolithography, which can result in the degradation of the electrical properties of the organics. To understand how OECTs work and to optimize their performance, we have investigated the role of their main components (electrolyte, gate electrode and substrate). Moreover, we have realized a flexible device integrating a transistor and a supercapacitor, for applications in energy micro-storage. Ionic liquids (ILs) are interesting candidates as gating media in OECTs. However, ILs can exhibit excessively high viscosity that prevents their straightforward use. We report two ways to employ the highly viscous ionic liquid triisobutyl(methyl)phosphonium tosylate (Cyphos® IL 106) in OECTs based on poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrenesulfonate (PEDOT:PSS), namely IL–H2O binary mixtures and ion gels. The use of these formulations as gating media increases the OECT modulation with respect to experiments where pure ionic liquids are used. Using high surface area activated carbon gates, we achieved ON/OFF ratios as high as 5000 with Cyphos® IL 106–H2O mixtures at 5 and 10% H2O v/v. Planar OECTs using PEDOT:PSS as the channel material, nanostructured carbon as the gate electrode material and poly(sodium 4-styrenesulfonate (PSSNa) gel as the electrolyte were fabricated on flexible polyethylene terephthalate (Mylar®) substrates. Nanostructured carbon was deposited at room temperature by supersonic cluster beam deposition (SCBD). Interestingly, the OECT acts as a hybrid supercapacitor to give a device that we called transcap. The energy storage ability of transcaps has been studied with two configurations: one features PEDOT:PSS vii as the positive electrode and nanostructured carbon as the negative electrode; the other has a reversed electrode polarity. Potentiostatic charge/discharge studies show that both supercapacitors show good performance in terms of voltage retention, particularly when PEDOT:PSS is used as the positive electrode. Galvanostatic charge-discharge characteristics show typical symmetric triangular shape, indicating a nearly ideal capacitive behaviour with a columbic efficiency close to 100%. Finally, we developed “green” OECTs, which employ degradable substrates and water as the gating medium. OECTs were patterned onto degradable shellac substrates by transfer printing. To explore the gate effect in presence of water as the gating medium, we have employed AC gate electrodes and PEDOT:PSS gate electrodes. Results indicate that OECTs with AC gates have slower current response and higher current modulation than those with PEDOT:PSS gates. The shellac substrate can be degraded in 1 M KOH solution. Our study of various electrolytes, high specific surface area gates and diverse substrates has significantly advanced the knowledge in the field of OECTs, thereby paving the way to applications in vivo and in vitro. Interestingly, OECTs can be used as energy storage devices. The concept of a transcap integrating an organic electrochemical transistor and a supercapacitor can be further optimized to achieve faster time responses, decreased self-discharge and optimized electrical and energy storage properties.


identifier: Lecomte, C. (2016). Modélisation de champs de puits géothermiques en série pour un stockage thermique saisonnier  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire est constitué d'une étude sur les méthodes de modélisation du fonctionnement de champ de puits géothermiques en série pour le stockage thermique saisonnier, avec la présentation et la vérification d'un modèle analytique adapté à la simulation de grands ensembles de puits (≥ 100). L'ensemble des modèles existants pour simuler des champs de puits en série destinés au stockage géothermique saisonnier est étudié dans un premier temps, pour identifier quelles solutions il est nécessaire d'implémenter. Un modèle de puits géothermiques en série intitulé NBiS (Network of Borehole in Series) est présenté dans ce mémoire. Le modèle est tout d'abord étudié pour un arrangement simple de deux puits en série comportant un circuit simple ainsi qu'un seul tube en U (modèle NBiS(2)). Puis il est adapté à un cas général où le nombre de puits est choisi par l'utilisateur. Enfin, la dernière version du modèle correspond à nB puits  comportant chacun deux circuits indépendants et quatre tuyaux (modèle NBiS(4)), permettant de modéliser des arrangements mixtes composés de branches parallèles comportants des puits en série. Chacune des trois versions du modèle NBiS a été implémentée au sein d'un Type de l'environnement de simulation TRNSYS. Les modèles ont été vérifiés avec succès par le biais de comparaisons inter-modèles. Enfin, un exemple d'application du modèle à la simulation annuelle d'une communauté solaire est présenté, le stockage géothermique étant modélisé par un Type TRNSYS de la suite NBiS.  ABSTRACT: This thesis presents a study of the methods for modeling boreholes in series used for seasonal borehole thermal energy storage, along with a description and verification of an analytical model suited for large bore fields (≥100 boreholes).  A detailed study of existing models for seasonal borehole thermal energy storage using in-series bore fields is performed beforehand, to identify modeling needs.  A model entitled NBiS (Network of Borehole in Series) is presented in this thesis. As a first step, the model is studied for a simple configuration involving two boreholes each equipped with a single U-tube, linked in a single network (NBiS(2) model). Then, the model is adapted to a case where the number of boreholes is set by the user. Finally, the last version of the model (NBiS(4)model) is suited for nB 4-tubes boreholes piped to form two independent circuits. It also allows the user a mixed configuration with parallel branches of in-series boreholes.  Each of the three versions of the NBiS model has been implemented as a Type in the TRNSYS environment. These models have been successfully verified using inter-model comparisons.  Lastly, an example of annual simulations for a solar community is presented, where the seasonal borehole thermal energy storage is modeled using a TRNSYS Type of the NBiS suite of models.


identifier: Sabaghi, M. (2016). Design for Disassembly and Sustainability Assessment to Support Aircraft End-of-Life Treatment  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'industrie aéronautique se développe vers une économie circulaire avec la réutilisation de ses matériaux et composants. Pourtant, chaque année, des centaines d'avions finissent à l'enfouissement sans un traitement approprié. Pour faire face à ce problème, cette recherche s'est principalement concentrée sur deux approches à savoir l'amélioration de la conception des avions en fin de vie au niveau de la phase de développement et l'amélioration des méthodes de traitement pour les avions retirés du marché lesquelles ont été conçus il y a des décennies. L'amélioration des produits durant sa phase de développement apparait comme une solution prometteuse pour maximiser le taux de revalorisation du produit. En attendant, le désassemblage apparait comme une activité évidente autant à la fin de vie du produit que durant sa période de fonctionnement (par exemple la maintenance des avions). Dans cette thèse, une nouvelle approche est introduite en vue d'être implémentée durant la phase de conception d'un avion, afin d'améliorer le désassemblage futur des avions en fin de vie. Pour ce faire, les travaux de désassemblage seront abordés comme un problème de prise de décision multicritères. Cinq paramètres sont considérés sur la base des expériences accumulées durant les travaux de désassemblage d'un avion régional Bombardier : « l'accessibilité », « les surfaces de contact », « les outils requis », « les types de connections » et « la quantité et les variantes des différentes connections ». Une méthode d'évaluation par pointage utilisant les méthodes de « conception pour l'expérimentation » (en anglais « Design of Experiment », ou l'acronyme « DOE ») et TOPSIS est développée. Les résultats d'ANOVA ont montré un taux de fiabilité de 94.3 % confirmant la pertinence du modèle. Le modèle proposé peut être facilement utilisé par les décideurs et les concepteurs en vue de la réingénierie, pour améliorer le désassemblage et, plus généralement, la valorisation des futurs avions en fin de vie. En vue d'améliorer les méthodes de traitement pour la fin de vie des avions, nous avons implémenté huit différentes stratégies de désassemblage/démantèlement sur la carcasse de l'avion mentionné ci-dessus. La durabilité et le développement durable deviennent de plus en plus le centre d'attention des industries. Agissant comme un fournisseur pour des industries plus influentes, les entreprises de démantèlement/recyclage devraient se concentrer sur des stratégies leur permettant une amélioration de leurs positions sur le marché. Un des facteurs clé serait de pratiquer la durabilité et le développement durable dans tous les procédés de démantèlement et de recyclage.  ABSTRACT: Despite aerospace industries are moving toward circular economy and reutilization of materials and components, every year hundreds of aircrafts end up in landfills without an appropriate treatment. To address this problem, this thesis has been focused on two main approaches: amelioration of aircraft design for end-of-life at the development phase and improvement of end-of-life treatment methods for aircrafts that have been designed decades ago and are currently retired. Amelioration of product design at the development phase stands as a very promising approach to increase the product recoverability rate. Meanwhile, disassembly appears as an inevitable activity for products not only at the end-of-life but also during the products life time and maintenance. In this thesis, a new approach is introduced to be implemented at the design phase for improving aircraft disassemblability at the end-of-life. For that, disassembly job was tackled as a multi-criteria decision-making problem. Five parameters were considered based on the experience accumulated during the disassembly work on a Bombardier Regional Jet aircraft: “Accessibility”, “Mating face”, “Tools required”, “Connection type”, and “Quantity and variety of connections”. A novel disassembly scoring model using a hybrid design of experiment (DOE) and TOPSIS method was developed. The results from ANOVA showed a 94.30% of reliability, and testified the adequacy of the model. The proposed model can be easily used by decision-makers, and designers for reengineering purposes to improve the disassembly and in a broader scope recoverability of the future aircrafts at the end-of-life. Towards the improvement of end-of-life treatment methods, in this work we have implemented eight different disassembly/dismantling strategies on the carcass of the above mentioned aircraft. Sustainability and sustainable development are more and more becoming the center of attention for different industries. Acting as a supplier for bigger industries, aircraft dismantler/recycler businesses should focus on strategies that allow to ameliorate their current position in the market. One of the key factors is to practice sustainability and sustainable development in all the dismantling and recycling processes. In this direction, the eight strategies employed were evaluated and compared in terms of sustainability. 19 indicators were defined to assess the environmental, social, and economic impacts of each strategy. The input data were provided from the experts who were engaged into the strategies implementation.


identifier: Lapointe, M.-O. (2016). Évaluation des propriétés mécaniques du tissu cardiaque par échocardiographie  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les survivants de leucémie lymphoblastique aigüe (LLA) sont à risque de développer une insuffisance cardiaque à long terme à cause de l'effet cardiotoxique intrinsèque au traitement par anthracyclines. Une dysfonction cardiaque peut apparaître plusieurs années après la fin du traitement. Les outils diagnostiques actuels détectent tardivement des changements au niveau fonctionnel du coeur. L'hypothèse à l'étude dans ce projet est que les changements au niveau cellulaire qui précèdent la dysfonction cardiaque ont une influence sur les propriétés mécaniques du tissu. Ce faisant, l'identification des propriétés mécaniques du coeur pourrait être utilisée pour suivre la progression de la maladie. Ce projet s'intègre au projet PETALE du Centre Universitaire Hospitalier Ste-Justine qui étudie les effets secondaires tardifs chez les survivants de LLA. L'objectif à long terme est de développer une méthode diagnostique non-invasive permettant de prédire des changements fonctionnels du coeur. Les objectifs spécifiques de ce projet sont 1) évaluer la santé cardiaque d'une cohorte de survivants de leucémie lymphoblastique aigüe, 2) développer une approche basée sur la méthode des champs virtuels (MCV) permettant d'identifier les propriétés mécaniques du tissu cardiaque à partir d'images échocardiographiques et 3) valider cette méthode à l'aide de modèles éléments finis. Une étude clinique a d'abord été conduite auprès de la cohorte PETALE. Une évaluation échocardiographique complète a été effectuée chez tous les patients incluant le mode M, le mode Doppler, Doppler tissulaire et le suivi des déformations par speckle-tracking. Les résultats ont été analysés en fonction du groupe de risque de comorbidités et de l'administration d'un agent cardioprotecteur (dexrazoxane). Les patients à haut risque ont reçu une dose cumulative d'anthracycline plus élevée que les patients à risque standard. Les résultats démontrent que les patients du groupe à risque élevé n'ayant pas reçu de dexrazoxane ont une fonction cardiaque diminuée par rapport aux patients à haut risque ayant reçu un cardioprotecteur et aux patients à risque standard. De plus, l'obésité et la résistance à l'insuline sont les facteurs déterminants de la santé cardiovasculaire à long terme chez cette population. Toutefois, les outils actuels sont limités et ne permettent pas d'évaluer de manière précise le risque de développer une insuffisance cardiaque dans un futur rapproché. Suivant cette analyse, une méthode d'identification de propriétés mécaniques du myocarde spécifique à l'échocardiographie est décrite. Dans cette approche, le coeur est considéré homogène, isotrope et ayant un comportement hyperélastique suivant une loi d'Ogden incompressible.  ABSTRACT: Long-term cardiotoxicity has been described in acute lymphoblastic leukemia (ALL) survivors. These patients often suffer from a wide spectrum of cardiac abnormalities associated with anthracycline administration. Actual follow-up of these patients is not sensitive enough to detect cardiac changes before the onset of the functional incapacity. As a matter of fact, the evaluation of mechanical properties of the cardiac muscle is not part of the common diagnostic tools. We hypothesized that changes at a cellular level preceding cardiac dysfunction have an impact on the mechanical behaviour of the myocardium. Identification of mechanical properties could be used in the monitoring of patients at risk of developing heart failure. This project was part of the PETALE project at University Hospital Center Ste-Justine that aims to study long-term chronic side effects in ALL survivors. The long-term objective of this project was to develop a non-invasive and sensitive technique that makes use of myocardial mechanical parameters for the prediction of functional changes in the heart. This project specifically aimed to 1) assess the cardiac health of an ALL survivors cohort, 2) develop a framework based on the virtual fields method to identify mechanical properties of myocardium in echocardiographic images and 3) validate this method using finite element models. Therefore, a clinical study was conducted on ALL  survivors from the PETALE cohort. These patients underwent a complete echocardiographic assessment, including M mode, Doppler, Tissue Doppler and Speckle-tracking echocardiography. Results were analyzed according to initial ALL risk status and cardioprotection administration (dexrazoxane). Patients treated for high risk ALL received a higher cumulative anthracycline dose than patients treated for standard risk ALL. Results showed that patients treated for high risk ALL who did not receive dexrazoxane had a decreased heart function when compared with patients who received dexrazoxane or those who had a standard risk of comorbidities. Moreover, obesity and insulin resistance are the strongest determinants of cardiovascular health in the long term for ALL survivors. However, current diagnostic tools are limited and cannot evaluate the risk of future heart failure adequately. Following this analysis, an identification method specific to echocardiography was described. In this framework, heart was considered homogeneous with an incompressible isotropic hyperelastic behaviour that fits an Ogden law. Intraventricular pressure was used as a boundary condition. Pressure was obtained from a lumped parameter model that represents the heart as three thick wall mechanically coupled (CircAdapt model).


identifier: Fortin, P. (2016). Méthodologie de caractérisation d'un réseau de transport en commun  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire de recherche se positionne dans un contexte où l'on souhaite optimiser les systèmes de transport en commun (TC) qui se situent au centre d'un cocktail de différents modes de transport en une certaine compétition. Afin d'optimiser le service de TC et de le rendre attractif aux yeux des utilisateurs, de nombreuses recherches ont été effectuées au niveau de la demande observée, mais une lacune des connaissances au niveau de l'analyse de l'offre de TC perdure encore. En réponse à cette problématique, l'objectif de cette recherche est de développer un cadre d'analyse permettant le diagnostic systématique d'un réseau de transport en commun à l'aide des données General Transit Feed Specification (GTFS).  ABSTRACT: This thesis lies in a transit network optimization context. Transit is located in the middle of a large offer of different travel modes, each competing in a certain way with the others. In order to optimize a transit system and make it attractive to users, many researches were conducted, typically involving post-processing of demand-related data. However, there is a shortage of information on travel supply and networks. To address this issue, this research aims to develop an analysis framework to systematically characterize a transit network with the use of GTFS data.


identifier: Tromson, C. (2016). Amélioration de la modélisation des effets écotoxicologiques terrestres des métaux en évaluation des impacts du cycle de vie  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'analyse du cycle de vie (ACV) est un outil d'aide à la décision qui permet de dresser l'empreinte environnementale d'un produit ou d'un service tout le long de son cycle de vie. Les substances émises ou les ressources extraites du produit analysé sont traduites en impacts pour différentes catégories (réchauffement climatique, écotoxicologie terrestre et aquatique) via un facteur de caractérisation (CF). Pour les métaux, le CF de la catégorie écotoxicité est calculé comme le produit de trois facteurs : un facteur de devenir, (FF), un facteur de biodisponibilité (FB) et un facteur d'effet (FE). Le FF évalue la fraction de la substance qui est transportée du compartiment environnemental d'émission au compartiment de réception et son temps de résidence. Le BF décrit la fraction de substance biodisponible et le FE modélise l'effet sur la qualité et la biodiversité des écosystèmes, c'est à dire la fraction d'espèces potentiellement affectées, par concentration d'exposition, qui est calculé à partir des données de tests écotoxicologiques.  Dans le cas des organismes terrestres, les FEs ne tiennent actuellement pas compte des propriétés des métaux. En effet, le FE d'un métal n'est pas habituellement calculé à partir des données d'effet écotoxicologiques terrestres, qui sont rares et ne couvrent pas le nombre de données recommandées par la méthode AMI (Assessement of the Mean Impact) utilisée dans USEtox. Le FE est extrapolé à partir des données des organismes aquatiques. Cette extrapolation, appelée l'équation de partition à l'équilibre (EqP) est basée sur le coefficient de partition sol-eau Kd et la densité du sol. Un unique Kd est présentement utilisé pour représenter la répartition du métal entre les phases solides et aqueuses du sol, quel que soit le sol dans lequel le métal est émis. Or dans le cas des substances métalliques, la toxicité d'un métal dépend de sa spéciation, et donc de sa répartition dans le sol. La spéciation d'un métal est fonction des propriétés physicochimiques des sols (pH, taux de matière organique, texture, etc.). Ainsi, utiliser une seule valeur de Kd quel que soit le sol de réception signifie que l'EqP considère que les propriétés des sols ne varient pas spatialement et donc que la toxicité des métaux ne varie pas selon ces propriétés. De plus, l'EqP suppose que la sensibilité des écosystèmes aquatiques et terrestres est équivalente. Malgré les approximations de cette équation, il est intéressant d'utiliser les données écotoxiques aquatiques, qui sont bien plus nombreuses que les données terrestres, et de les extrapoler pour obtenir des données d'effet sur les organismes terrestres. Néanmoins, il est nécessaire de tenir compte dans l'EqP de la variation spatiale des propriétés des sols, et donc de la spéciation des métaux. La plupart des travaux ayant pour but d'intégrer la spéciation des métaux dans le calcul du CF portent sur l'amélioration du FF, et peu sur le FE (Plouffe, Bulle, & Deschênes, 2015d). Owsianiak et al (2013) ont inclus la spéciation du métal dans le calcul du FE, en utilisant la méthode du Terrestrial Biotic Ligand Model (TBLM) qui considère que seule la fraction du métal étant lié aux ligands biotique (site récepteur des organismes) aura un effet toxique. Il tient compte de la compétition entre les cations présents dans les sols et les cations métallique pour ces sites récepteurs. Ce modèle est intéressant pour intégrer la spéciation du métal dans le calcul du FE, mais il est pour l'instant uniquement applicable au cuivre et au nickel, en suivant les recommandations de méthode AMI. Dans les méthodes actuelles d'évaluation des impacts, des FEs non-régionalisés sont actuellement utilisés pour les métaux. Ces limites nous amènent à définir les objectifs de recherche suivants :   Déterminer si la forme du métal, et donc si sa spéciation, a une influence significative (de plus d'un ordre de grandeur) sur la valeur du FE.   Inclure la spéciation du métal, pour une grande variété de sols, dans l'EqP et vérifier si ces nouveaux FE régionalisés peuvent être utilisés pour quantifier l'effet des métaux en les comparant aux autres approches de la littérature, à partir des données écotoxicologiques terrestres et le TBLM.   Estimer la contribution relative des FEs, FBs et FFs régionalisés à la variabilité spatiale des FCs  Afin de réaliser ces objectifs, des FEs ont été calculés en utilisant l'EqP régionalisée via des Kd qui tiennent compte de la spéciation des métaux pour le cuivre, le nickel et le zinc. Ces métaux ont été choisis car le cuivre et le zinc sont les principaux contributeurs aux impacts écotoxicologiques terrestres en ACV au Canada, USA et en Europe, tandis que le nickel et le zinc sont les deux métaux dont la contribution aux impacts varient significativement selon la méthode d'EICV appliquée. Puis ces FEs ont été comparés aux FEs utilisés dans les méthodes d'EICV et développés dans la littérature. Dans chaque cas, la méthode AMI a été utilisée, pour laquelle FE=0,5/〖HC50〗_EC50  où la  HC50EC50 est la concentration de risque affectant 50% des espèces présentes dans l'écosystème à leur EC50. La EC50 est la concentration ayant un effet sur 50% de la population d'une espèce particulière. Ainsi les HC50EC50 ont été déterminée de quatre façons différentes : a- HC50EC50 terrestres, extrapolées à partir des HC50EC50 aquatiques via l'EqP régionalisée. Des Kd régionalisés ont été utilisés pour obtenir des FEs pour le métal total (FEEqPregionalise). Les Kd régionalisés sont déterminés avec WHAM 7, un modèle de spéciation géochimique pour 5213 sols sélectionnés à partir de la HSWD (Harmonized World Soil Database). Aucune étude prouve actuellement que le modèle de spéciation géochimique tient compte des mécanismes de précipitations, l'étude s'est donc principalement portée sur 2908 sols non-calcaires. Des FEs  sont obtenus pour les sols calcaires afin de servir de valeur intérimaires mais doivent être utilisées avec précaution. ;  b- HC50EC50 calculées à partir des EC50 provenant de données écotoxicologiques terrestres – lorsque celles-ci sont disponibles – et séparées en fonction de la forme du métal (total, soluble, labile) (FEterrnon-regionalise).  c-  HC50EC50 terrestres, extrapolées à partir des HC50EC50 aquatiques via l'EqP non-régionalisée, telle que utilisée habituellement dans IMPACT 2002+, pour déterminer un FEs pour le métal total (FEEqPnon-regionalise ) d- HC50EC50 calculés à partir des EC50 terrestres pour la fraction ionique du métal obtenus via le modèle de ligand biotique terrestre (TBLM), uniquement pour la cuivre et le nickel et la modélisation de la spéciation d'après WHAM 7. Des FEs régionalisés sont calculés pour les 5213 sols utilisés en (a) (FETBLMregionalise)  Les FEs déterminés à partir de l'EqP régionalisées (a) ont été comparés aux FEs provenant de ces différentes sources de données écotoxicologiques (b, c et d). La corrélation des FEs régionalisés calculés à partir de l'EqP et du TBLM a également été  étudiée.  Afin de déterminer le facteur contribuant le plus à la variabilité spatiale du FC, de nouveaux FCs ont été calculés pour le zinc, en utilisant les FEEqPregionalise et les FF et BF régionalisés développés par Plouffe (2014).  De plus, une analyse de l'influence des propriétés physicochimiques du sol sur la valeur des FEs a été réalisée, ainsi que le calcul des FCs pour le zinc pour deux sols différentiés, avec un FE régionalisé et non-régionalisé. Ces différentes méthodes ont abouti à l'obtention de quatre types de FEs, dont deux sont régionalisés, pour l'écotoxicologie terrestre. Des variations 2 à 3 ordres de grandeurs en fonction de la forme du métal des  FEterrnon-regionalise indiquent que la spéciation du métal influe la valeur des FEs et donc l'estimation de l'effet potentiel. Les FEs régionalisés selon l'approche EqP (FEEqPregionalise) varient de plusieurs ordres de grandeurs en fonction du type de sols (entre 6 et 13 ordres de grandeur) ce qui montre le nécessité d'inclure un Kd régionalisé lors de l'application de l'EqP. De façon plus globale, l'importante variabilité des EFs régionalisés, quelle que soit la méthode, indique que la spéciation du métal, et donc les propriétés des sols, contribuent fortement à la variation spatiale des FEs. Comparés aux FEs régionalisés calculés à partir de la méthode TBLM (FETBLMregionalise) , les FEsEqPregionalise couvrent une plus faible plage de valeurs. La médiane de ces deux méthodes est proche de 2 ordres de grandeurs maximum de la valeur du FE calculé à partir des données écotoxicologiques terrestres pour le métal total, ce qui indique que les valeurs de FE calculées sont cohérentes. Néanmoins, ces deux méthodes ne sont pas corrélées. La différence entre les FEsEqPregionalise et les FETBLMregionalise  peut provenir de la fraction biodisponible considérée (fraction soluble pour l'EqP et la fraction d'ion métallique libre pour le TBLM) et de la différence de sensibilité entre les organismes aquatiques et terrestres, considérés égale dans l'EqP. Les valeurs des CFs régionalisés obtenues pour le zinc à partir des FEs, FBs et FFs spécifiques aux sols dépendent fortement de la valeur du FEEqPregionalise, celui-ci étant le facteur le plus corrélé.  Ce mémoire a permis d'obtenir des FEs spécifiques aux paramètres physicochimiques des sols à partir des l'EqP et de données écotoxiques aquatiques. Ainsi l'effet potentiel du cuivre, du nickel et du zinc sur les organismes terrestres a été modélisé dans de nombreux sols aux propriétés différentes. De plus, l'influence de la forme du métal sur la valeur du FE a été quantifiée ainsi que la contribution des FEs à la variabilité spatiale des FCs. Il a été possible de conclure que tenir compte de la spéciation dans le calcul des FEs du zinc, du nickel et du cuivre en écotoxicité terrestre, permet de mieux différencier les effets potentiels spatialement et dans le cas du zinc, les impacts. La faible corrélation entre l'approche EqP régionalisée et le TBLM a monté qu'extrapoler les données aquatiques selon la méthode EqP, même en intégrant la spéciation du métal, n'estime pas de façon robuste la toxicité du métal par rapport à la modélisation du TBLM.  ABSTRACT: Life cycle assessment (LCA) is an decision making tool, which intends to evaluate potential environmental impacts of a product or service along its life cycle, for different impact category (global warming, ecotoxicity). To determine the contribution of each emission and resource used from the life cycle of the product to a potential impact for these categories, the life cycle impact assessment (LCIA) use a characterisation factor (CF). For ecotoxicological impacts, the CF is calculated as the product of three factors: a fate factor (FF), a bioavailability factor (BF), and an effect factor (EF). The FF assesses the fraction of substance transported from the environmental compartment of emission to the compartment of reception and the time of residence of the metal in it. The BF describes the bioavailable fraction of the substance estimated with a geochemical speciation model. The EF models the effect of a substance on the quality and biodiversity of the ecosystems as the fraction of potentially affected species per concentration of exposure.  In the case of terrestrial ecotoxicological impacts of metals, many limitations were identified concerning the effect factor (EF). The EF of a metal in the soil is not usually determined with ecotoxicological data for soil organisms but extrapolated from aquatic data because they are more easily available. Generally, the terrestrial data available for the metal doesn't cover the number of data required by the AMI method used by USEtox. The extrapolation, called the equilibrium partitioning method (EqP), is based on the soil-water partition coefficient (Kd) and the density of the soil. In the EqP, a single Kd is currently used to represents the distribution of the metal between soil and water phases, not taking into account the soil properties' variations. This is a problem in the case of metallic substances. Indeed, the metal's toxicity and the available fraction depend on its speciation, so the repartition of the metal between the different phases of the soil.  This speciation varies depending on the soil's physicochemical conditions, such as pH, organic matter, texture etc. So using a single Kd implies that the current models consider that the behaviour of metals doesn't varies with the soil's properties. The EqP also doesn't take into account any difference of sensibility between aquatic and terrestrial ecosystems. Despite the flaws of this method, it is still interesting to use aquatic data, which are more numerous than terrestrial data and to extrapolate them. But it is necessary to include the metal speciation intor the equation, since spatially differentiated EF for ecotoxicity are non-existent in in operational LCIA methodologies actually used.  In most works, aiming to include the metal speciation into the estimation of the CF, only the FF is regionalised and not the EF (Plouffe et al., 2015d). Owsianiak et al (2013) included the soil's properties variations into the determination of the EF by using the Terrestrial Biotic Ligand Model (TBLM) for the copper and the nickel. This model considers that only the fraction of metal linked to the biotic ligands of the organism will have a toxic effect. It takes into account the competition between metallic cations and the other cations of the soil. The TBLM is a good candidate to integrate the metal's speciation into the determination of the EF, but it is actually only applicable for the copper and the nickel when following the AMI recommendation. Even if this model exists for theses two metals, assessment impact methods in LCA actually use non-regionalised EF for the metals. Consequently the objectives of this work were defined:   Determining if the metal's form have an significant influence (in order of magnitude) on the EF value.   Including the metal's speciation into the EqP and checking if theses news EFs can be used to models the effect of metals on soils organisms by comparing them to the other EFs developed into the literature.   Quantifying the influence of regionalised EFs on the spatial variability of CFs, comparing to other regionalised factors (BF and FF) To do so, the EF has been calculated using four different approaches for the copper, nickel and zinc. These metals were chosen because the copper and the zinc are the main contributors to the terrestrial ecotoxicological impacts for ACV studies in Canada, USA and Europe. Depending on the EICV method used, the contribution of the nickel and zinc varies significantly. In each case, the AMI method (Assessment of the Mean Impact, for which EF=0,5/〖HC50〗_EC50 ) was applied, but using different method to estimate the HC50EC50 (Hazardous concentration affecting 50% of the species to their EC50. Where EC50 is the effect concentrations affecting 50% of each species):   a- Terrestrial HC50EC50, extrapolated from aquatic HC50EC50 using the EqP method. Regionalised Kd are used, to calculate new EF total (EFEqPregionalised). The regionalised Kd are determined with WHAM7, a speciation model, for 5213 soils selected from the HWSD (Harmonized World Soil Database) representing all the calcareous soils on earth; There is actually no study proving that the geochemical speciation model take into account the speciation, so this work focus mainly in 2908 non-calcareous soils. EFs obtained for calcareous soils have also been calculated, to be used as interimaires values, but they must be used with caution; b- HC50EC50 calculated with measured terrestrial EC50 - when available - separated depending on the metal's speciation (total, soluble, labile) (EFnon-regionalised).  c- Terrestrial HC50EC50, extrapolated from aquatic HC50EC50 using the EqP method. No- regionalised Kd from IMPACT 2002+ is used, to determine new EF total (EFEqPnon-regionalised). d- Modeled terrestrial HC50EC50, using terrestrial EC50 for the free metal fraction via the terrestrial biotic ligand model (TBLM) – which is available only for Ni and Cu. Free ion activities were obtained from WHAM and terrestrial EC50 for the free metal by applying the TBLM model (EFTBLMregionalised) for the same soils than a-. These different EFs are all compared between each other. EFs determined from the regionalised EqP (a) have been compared to the EFs from the other sources of ecotoxicological data (b, c and d). The correlation between the two regionalised methods (EqP and TBLM) has been studied.  After the application of theses three methods, news CFs are calculated using regionalised FF and BF developed by Plouffe (2014) and regionalised EFEqPregionalised for the zinc, to determine the most contributory factor to the spatial variability of CFs.  Four kind of EFs were determined, with two regionalised. For the EFterrnon-regionalised, variations between 2 to 3 orders of magnitude depending on the metal's form were found, showing the influence of the metal's speciation on the EF value. The EFEqPregionalised ranged over several orders of magnitude (between 6 and 13) depending on the type of soil. This indicate the necessity to include a regionalised Kd in the application of the EqP. Globally, the regionalised EF variability shows that the metal speciation, and the soils properties contribute to the spatial variation of the EFs. Compared to the regionalised EF calculated with the TBLM (EFTBLMregionalised) , the EFsEqPregionalised cover a lower range of values. Theses two methodes are not correlated, this difference coming from the bioavalable fraction considered (soluble ffraction for the EqP and free ion for the TBLM) and the difference of sensibility between terrestrial and aquatic organisms considered as equal in the EqP. The median if theses two methods are close to X ordre of magnitude to the EF non-regionalised determined from terrestrial ecotoxic data for the total metal.  The value of the regionalised FC obtained for the zinc, with soil-specific EF, BF, and FF, is highly dependant of the EF value, since this factor is the principal contributor to the spatial variability of the FC. This work allowed to obtain soil-specifics EFs, using the EqP method and aquatic data. The potential effect of the copper, the nickel and the zinc on terrestrial organisms has been modeled in numerous soils with a large range of properties. Moreover, the influence of the metal's form on the EF value and on the spatial variability of the CFs has been assessed. It can be concluded that including the metal speciation into the determination of the EF for the zinc, the nickel and copper in terrestrial ecotoxicity allows a better spatial differentiation of potentials impacts.The low correlation between the regionalised EqP approach and the TBLM shows that extrapolating the aquatic data with the EqP method, even by taking into account the speciation, does not model in a robust way the metal's toxicity  compared to the TBLM.


identifier: Messio, E. (2016). Nouvel algorithme pour l'analyse non-linéaire simplifiée de la stabilité sismique des barrages poids  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire propose un algorithme pratique pour l'évaluation de la stabilité sismique de barrages poids en béton. L'objectif est de déterminer rapidement et facilement la réponse sismique non-linéaire d'un barrage poids en prenant en compte l'apparition d'interface(s) de glissement à l'interface barrage-roc et/ou aux joints béton-béton. Les méthodes simplifiées actuelles ne permettent en général pas de prendre en considération ce type de non-linéarités, hors elles peuvent avoir un impact important sur l'évaluation de la sécurité du barrage.  ABSTRACT: This work proposes a new practical algorithm to evaluate the seismic stability of concrete gravity dams.  The objective is to quickly determine the non-linear seismic response of a gravity dam with one or more sliding interfaces located at the dam-rock interface and/or at uplift.  Current simplified methods generally do not include sliding at various non-linear interfaces, which may have a major impact on the outcome of dam seismic stability analyses.


identifier: Benovoy, M. (2016). Automatic Spatiotemporal Analysis of Cardiac Image Series  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: À ce jour, les maladies cardiovasculaires demeurent au premier rang des principales causes de décès en Amérique du Nord. Chez l'adulte et au sein de populations de plus en plus jeunes, la soi-disant épidémie d'obésité entraînée par certaines habitudes de vie tels que la mauvaise alimentation, le manque d'exercice et le tabagisme est lourde de conséquences pour les personnes affectées, mais aussi sur le système de santé. La principale cause de morbidité et de mortalité chez ces patients est l'athérosclérose, une accumulation de plaque à l'intérieur des vaisseaux sanguins à hautes pressions telles que les artères coronaires. Les lésions athérosclérotiques peuvent entraîner l'ischémie en bloquant la circulation sanguine et/ou en provoquant une thrombose. Cela mène souvent à de graves conséquences telles qu'un infarctus. Outre les problèmes liés à la sténose, les parois artérielles des régions criblées de plaque augmentent la rigidité des parois vasculaires, ce qui peut aggraver la condition du patient. Dans la population pédiatrique, la pathologie cardiovasculaire acquise la plus fréquente est la maladie de Kawasaki. Il s'agit d'une vasculite aigüe pouvant affecter l'intégrité structurale des parois des artères coronaires et mener à la formation d'anévrismes. Dans certains cas, ceux-ci entravent l'hémodynamie artérielle en engendrant une perfusion myocardique insuffisante et en activant la formation de thromboses. Le diagnostic de ces deux maladies coronariennes sont traditionnellement effectués à l'aide d'angiographies par fluoroscopie. Pendant ces examens paracliniques, plusieurs centaines de projections radiographiques sont acquises en séries suite à l'infusion artérielle d'un agent de contraste. Ces images révèlent la lumière des vaisseaux sanguins et la présence de lésions potentiellement pathologiques, s'il y a lieu. Parce que les séries acquises contiennent de l'information très dynamique en termes de mouvement du patient volontaire et involontaire (ex. battements cardiaques, respiration et déplacement d'organes), le clinicien base généralement son interprétation sur une seule image angiographique où des mesures géométriques sont effectuées manuellement ou semi-automatiquement par un technicien en radiologie. Bien que l'angiographie par fluoroscopie soit fréquemment utilisé partout dans le monde et souvent considéré comme l'outil de diagnostic “gold-standard” pour de nombreuses maladies vasculaires, la nature bidimensionnelle de cette modalité d'imagerie est malheureusement très limitante en termes de spécification géométrique des différentes régions pathologiques. En effet, la structure tridimensionnelle des sténoses et des anévrismes ne peut pas être pleinement appréciée en 2D car les caractéristiques observées varient selon la configuration angulaire de l'imageur. De plus, la présence de lésions affectant les artères coronaires peut ne pas refléter la véritable santé du myocarde, car des mécanismes compensatoires naturels (ex. vaisseaux  ABSTRACT: Cardiovascular disease continues to be the leading cause of death in North America. In adult and, alarmingly, ever younger populations, the so-called obesity epidemic largely driven by lifestyle factors that include poor diet, lack of exercise and smoking, incurs enormous stresses on the healthcare system. The primary cause of serious morbidity and mortality for these patients is atherosclerosis, the build up of plaque inside high pressure vessels like the coronary arteries. These lesions can lead to ischemic disease and may progress to precarious blood flow blockage or thrombosis, often with infarction or other severe consequences. Besides the stenosis-related outcomes, the arterial walls of plaque-ridden regions manifest increased stiffness, which may exacerbate negative patient prognosis. In pediatric populations, the most prevalent acquired cardiovascular pathology is Kawasaki disease. This acute vasculitis may affect the structural integrity of coronary artery walls and progress to aneurysmal lesions. These can hinder the blood flow's hemodynamics, leading to inadequate downstream perfusion, and may activate thrombus formation which may lead to precarious prognosis. Diagnosing these two prominent coronary artery diseases is traditionally performed using fluoroscopic angiography. Several hundred serial x-ray projections are acquired during selective arterial infusion of a radiodense contrast agent, which reveals the vessels' luminal area and possible pathological lesions. The acquired series contain highly dynamic information on voluntary and involuntary patient movement: respiration, organ displacement and heartbeat, for example. Current clinical analysis is largely limited to a single angiographic image where geometrical measures will be performed manually or semi-automatically by a radiological technician. Although widely used around the world and generally considered the gold-standard diagnosis tool for many vascular diseases, the two-dimensional nature of this imaging modality is limiting in terms of specifying the geometry of various pathological regions. Indeed, the 3D structures of stenotic or aneurysmal lesions may not be fully appreciated in 2D because their observable features are dependent on the angular configuration of the imaging gantry. Furthermore, the presence of lesions in the coronary arteries may not reflect the true health of the myocardium, as natural compensatory mechanisms may obviate the need for further intervention. In light of this, cardiac magnetic resonance perfusion imaging is increasingly gaining attention and clinical implementation, as it offers a direct assessment of myocardial tissue viability following infarction or suspected coronary artery disease. This type of modality is plagued, however, by motion similar to that present in fluoroscopic imaging. This issue predisposes clinicians to laborious manual intervention in order to align anatomical structures in sequential perfusion frames, thus hindering automation of


identifier: Biancheri, C. (2016). Analyse de l'exécution de systèmes virtualisés multiniveaux  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Au cours des dernières années, l'utilisation de systèmes virtualisés s'est fortement développée, que ça soit dans l'industrie, ou par l'usage de particuliers. Cette globalisation est notamment due au développement des technologies reliées, améliorant toujours plus les performances de tels systèmes. La flexibilité des systèmes virtualisés s'ajoute également aux raisons de cet essor. Cette technologie permet de facilement et rapidement gérer tout un parc de machines virtuelles (VMs) et conteneurs, répartis sur les nœuds d'un réseau de machines physiques. La gestion des ressources a un impact moins onéreux pour son utilisateur car elle permet une adaptation à la charge de travail demandée. Même si les machines virtuelles et les conteneurs offrent une certaine isolation de leur système hôte, toute activité survient éventuellement sur un processeur (CPU) physique d'un des nœuds. Ainsi, VMs et conteneurs partagent un même ensemble de ressources, sans pour autant en avoir conscience. Ce partage peut entraîner un surengagement des ressources, impliquant pour un ou plusieurs systèmes, une baisse de performance. Pour avoir une meilleure approche de l'exécution réelle sur un nœud de réseau, notre étude se donne pour objectif de fournir une représentation, aussi fidèle qu'elle soit, du flot d'exécution survenu sur ses processeurs, malgré les différentes couches de virtualisation. Pour atteindre cet objectif, nous nous servons du traceur LTTng afin de générer et exploiter les traces noyau des systèmes hôte et invités. Les traces noyau fournissent de nombreuses informations, à très bas niveau, sur l'activité d'un système d'exploitation. Elles nous permettent, entre autres, de déterminer les phases où un système virtualisé s'approprie une ressource telle qu'un processeur physique. En plus du flot réel d'exécution, l'exploitation de telles données nous permet de recréer la hiérarchie complète de conteneurs et jusqu'à deux niveaux de machines virtuelles imbriquées. Pour compléter cette étude, nous présentons une vue, développée dans le logiciel Trace Compass, capable de représenter l'ensemble des informations extraites par la précédente analyse. Cette vue permet de visualiser l'ensemble de la hiérarchie des systèmes tracés, de même que leurs flots d'exécution sur les CPUs physique du nœud ciblé. Finalement, par l'utilisation de filtres, il est également possible de mettre en relief des aspects plus précis des systèmes tracés, comme une VM, un CPU virtuel, un conteneur ou un ensemble de processus.  ABSTRACT: Over the past few years, the use of virtualized systems has developed significantly, in industry as well as for personal usage. This global deployment is mainly due to the development of the related technologies, allowing further improvement in the performance of such systems. The flexibility of virtualized systems also contributes to this growth. This technology allows the easy and quick management of large clusters of virtual machines (VMs) and containers, spread over the nodes of a physical machine network. Furthermore, by adapting to changing workloads, the management of physical resources reduces hardware and energy consumption costs. Even if VMs and containers are isolated from their host, all their activity eventually happens on a node's physical CPU. Thus, VMs and containers might unknowingly share the same physical resources, resulting in an overcommitment of those resources and a performance drop. For a better oversight of the real execution on one of the network's node, our study aims to represent an accurate flow of the activities that occurred on its processor cores, erasing the bounds of the virtualization layers. To fulfill this objective, we use the LTTng tracer to generate kernel traces on the host and the guest systems. Kernel traces can provide plenty of fine-grained information, regarding the activity of the operating system. Among others, they allow us to determine the stages when a virtualized system yields a resource such as a physical CPU. In addition to recovering the real execution flow, the analysis of this information allows to reestablish the full hierarchy of containers, and up to two layers of nested VMs. To complete this study, we present a view developed in Trace Compass, able to represent the full extent of the information extracted by the analysis. This view allows to visualize the hierarchy of the traced systems, as well as their execution flow on the physical CPUs of their corresponding node. Finally, by using a system of filters, we offer the possibility to highlight more details of the traced systems, such as the execution flow of a VM, a virtual CPU, a container, or a subset of processes.


identifier: Murry, A. (2016). Application d'un système probabiliste bayésien pour prédire la moyenne cumulative des étudiants à l'École Polytechnique de Montréal  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans un contexte où la puissance de calcul des ordinateurs est en constante augmentation, et où de plus en plus de données sont recueillies par les organisations, ces dernières s'intéressent de manière grandissante à l'exploration de leurs bases de données (Data Mining), dans le but d'améliorer leurs processus. Par processus, nous entendons tout ensemble d'activités transformant un élément d'entrée en un élément de sortie. Si la grande majorité des processus sont monitorés, et que des observations surviennent durant leur déroulement pour assurer leur contrôle, ces observations sont néanmoins rarement utilisées pour prédire l'état final. Ce travail s'intéresse ainsi à la prédiction de l'état de sortie des processus à partir des observations survenues durant leur déroulement. Nous nous intéressons en particulier à la formation des étudiants au baccalauréat de l'École Polytechnique de Montréal. Nous considérons cette formation comme un processus, dans le sens où il s'agit d'un enchaînement d'étapes, sur 12 sessions (4 ans), transformant les étudiants entrants en des ingénieurs prêts à entrer sur le marché de l'emploi. Les données disponibles sont, pour chaque étudiant, les notes moyennes obtenues à chacune des 12 sessions du baccalauréat, les crédits pris à chaque session, et le département de l'étudiant en question. L'idée est de tenter de prédire la moyenne cumulative des six dernières sessions obtenue par chaque étudiant, à partir de ses moyennes obtenues à chacune des six premières sessions, du nombre de crédits pris durant chaque session, et du département de l'étudiant. Ce travail s'intéresse ainsi à tester si les informations disponibles et mesurables sont suffisantes pour fournir une prédiction informative, en dépit d'informations non disponibles, telles que des variables reflétant la psychologie, la vie personnelle ou associative de l'étudiant. En particulier, nous nous intéressons à savoir s'il existe des formes (patterns) dans l'évolution des notes moyennes des étudiants au cours de leur baccalauréat.  ABSTRACT: As computing power is getting more and more important, and as more and more data is being gathered by organizations, the latter are gaining interest in mining their databases, in order to improve their processes. By process is meant a set of activities which transform an input into an output. If most processes are monitored, and if observations are gathered during process runs in order to keep them under control, those same observations are rarely ever used in order to predict the final state of processes. This research hence focuses on the prediction of the output of processes, based on the observations gathered during process runs. We will bear a special interest for the education of bachelor students at Ecole Polytechnique de Montréal. We will consider it is a process, to the extent that it is a succession of 12 quarters (4 years), which transforms incoming students into engineers ready to start their careers. The available data provides, for every single student, the grade point average (GPA) obtained at each quarter, the number of credits that were taken, as well as the Department the student belong to. The idea is to try to predict the cumulative GPA obtained during the six last quarters, given the grades and the number of credits taken during the first six quarters, as well as the Department the student belongs to. Hence, this research focuses on testing whether the available and measurable information is enough to provide an informative prediction, in spite of non-available information, such as variables reflecting the psychology, or the personal lives of all students. We will be particularly interested in discovering whether patterns are present in the trajectories of student GPAs, during the evolution of their bachelor. We have developed a system based on Bayesian networks, which are probabilistic graphical models, hence allowing a probabilistic estimation of the predicted cGPA. The system can therefore be used as a decision aid. We gathered data from the 2008 cohort, which consists of 700 students.


identifier: Micouleau, D. (2016). Potentiel de résilience d'une organisation – application à des services municipaux  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Adoptée en 2005 à la suite de la Conférence de l'Organisation des Nations Unies sur la prévention des catastrophes naturelles (Kobe, Japon), La déclaration de Hyōgo a fixé comme objectif que les organisations et les nations deviennent plus résilientes d'ici 2015. Depuis lors, de nombreux travaux de recherche définissent la notion de résilience et proposent des méthodes d'évaluation. Cependant, ces méthodes reposent souvent sur des modélisations et des notions complexes, ne laissant pas la possibilité aux organisations de s'approprier elles-mêmes l'évaluation de leur niveau de résilience. L'approche proposée dans ce projet de recherche vise à donner aux organisations les outils pour évaluer leur niveau de résilience, identifier leurs points forts et les points à améliorer. L'objectif principal de ce projet de recherche est de permettre aux organisations municipales, de faire un diagnostic rapide et efficace de leur potentiel de résilience et de faire des recommandations à la Ville de Québec afin d'améliorer leur potentiel de résilience. Dans ce projet de recherche, l'évaluation du potentiel de résilience, à savoir le niveau théorique de résilience de l'organisation compte tenu des éléments mis en place dans celle-ci, est centrée sur le concept de marge de manoeuvre estimée par les gestionnaires. À partir de cette marge de manoeuvre, il est possible de faire ressortir quatre composantes de gestion des perturbations que sont l'acceptation, la planification, l'adaptation et l'anticipation. Ces composantes de gestion sont soutenues par la connaissance du fonctionnement de l'organisation et correspondent aux piliers du potentiel de résilience. Au cours de ce projet de recherche, il s'est dégagé l'importance de tenir compte dans l'évaluation du potentiel de résilience d'une organisation, de l'adaptation des gestionnaires lors de la gestion des perturbations. Ce projet a aussi permis de faire ressortir les particularités de fonctionnement des organisations municipales qui sont prises en compte dans la détermination des critères d'évaluation du potentiel de résilience. Parmi ces particularités, se retrouve notamment l'importance de la sécurité civile dans la gestion des perturbations. Parmi les critères obtenus, se retrouvent notamment la prise en compte de la vulnérabilité des services face aux technologies de l'information dans l'élaboration des plans, l'encadrement de la communication entre les services au cours de la planification et lors de la gestion des perturbations et l'existence de critères de priorisation des activités qui soient connus et uniformes au sein de l'organisation.  ABSTRACT: Adopted in 2005 following the UN World Conference on Disaster Reduction (Kobe, Japan, January 2005), The Hyogo Framework for Action (2005-2015) has set as an objective that organizations and nations become more resilient by 2015. Since then, many researches have defined the concept of resilience and proposed different assessment methods. However, these methods are often based on complex modeling and concepts, not letting the opportunity for organizations to take ownership of their own assessment of their level of resilience. The approach proposed in this research project aims to give organizations the tools to assess their level of resilience, identify their strengths and weaknesses and their needs for improvement. The main objective of this research is to enable municipal organizations to make a quick and effective diagnostic of their potential of resilience and make recommendations to the City of Quebec to improve their potential of resilience. In this research, the evaluation of the potential of resilience, that is to say the organization's theoretical level of resilience taking into account the different elements in place, is centered on the concept of room for maneuver (flexibility) estimated by the managers of this organization. From this flexibility, it is possible to highlight four main components regarding the management of disturbances: acceptation, planning, adaptation and anticipation. These management components are supported by the knowledge of the functioning of the organization and correspond to the pillars of the potential of resilience. During this research project, the importance to take into account the capacity of adaptation of managers in the management of disturbances in the assessment of the potential of resilience of an organization was highlighted. This project as also helped identify the main characteristics of municipal organizations that are taken into account in determining the criteria that are considered to assess their potential of resilience. Among these characteristics, is found in particular the importance of public safety in the management of disturbances. Among the criteria obtained are found the vulnerability of services towards the information and communications technologies, the supervision of the communications between services in the planning and in the management of disturbances and the existence of criteria for prioritizing activities that are known and consistent within the organization.


identifier: Aissiou, M. (2016). Early Detection of Doxorubicin-Induced Cardiotoxicity Using Combined Biomechanical Modeling and Multi-Parametric Cardiovascular MRI  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La chimiothérapie à la doxorubicine est efficace et est largement utilisée pour traiter la leucémie lymphoblastique aiguë. Toutefois, son efficacité est entravée par un large spectre de cardiotoxicités incluant des changements affectant à la fois la morphologie et la fonction du myocarde. Ces changements dépendent principalement de la dose cumulée administrée au patient. Actuellement, très peu de techniques sont disponibles pour détecter de telles cardiotoxicités. L'utilisation d'images de fibres musculaires (par exemple, à l'aide de l'imagerie des tenseurs de diffusion par IRM) ou des techniques d'imagerie 3D (par exemple, ciné DENSE IRM) sont des alternatives prometteuses, cependant, leur application en clinique est limitée en raison du temps d'acquisition d'images et les erreurs d'estimation qui en résultent. En revanche, l'utilisation de l'IRM multi-paramétrique ainsi que le ciné IRM sont des alternatives prometteuses, puisque ces techniques sont déjà disponibles au niveau clinique. L'IRM multiparamétrique incluant l'imagerie des temps de relaxation T1 et T2 peut être utile dans la détection des lésions dans le tissu du myocarde alors que l'imagerie ciné IRM peut être plus appropriée pour détecter les changements fonctionnels au sein du myocarde. La combinaison de ces deux techniques peut également permettre une caractérisation complète de la fonction du tissu myocardique. Dans ce projet, l'utilisation des temps de relaxation T1 pré- et post-gadolinium et T2 est d'abord évaluée et proposée pour détecter les dommages myocardiques induits par la chimiothérapie à la doxorubicine. En second lieu, l'utilisation de patrons 2D de déplacements myocardiques est évaluée dans le cadre de la détection des dommages myocardiques et altération fonctionnelle due au traitement à la doxorubicine. Enfin, l'utilisation de la modélisation par éléments finis, incluant les contraintes et déformations mécaniques est proposée pour évaluer les changements dans les propriétés mécaniques au niveau du myocarde, avec l'hypothèse que le traitement à base de doxorubicine induit des changements importants à la fois dans le tissu et au niveau de la fonction myocardique. Dans notre cohorte de survivants de cancer, des changements myocardiques locaux ont été trouvés entre le groupe à risque standard et le groupe à risque élevé lorsque le T1 pré-gadolinium fut utilisé. Ces changements ont été amplifiés avec l'utilisation d'agent de contraste tel que confirmé par le coefficient de partition, ce qui suggère que l'utilisation du T1 post-gadolonium et le coefficient de  ABSTRACT: Doxorubicin chemotherapy is effective and widely used to treat acute lymphoblastic leukemia. However, its effectiveness is hampered by a wide spectrum of dose-dependent cardiotoxicity including both morphological and functional changes affecting the myocardium. Currently, very few techniques are available for detecting such cardiotoxic effect. The use of muscle fibers orientation (e.g., diffusion tensor imaging DT-MRI) or 3D imaging techniques (e.g., cine DENSE MRI) are possible alternatives, however, their clinical application is limited due to the acquisition time and their estimation errors. In contrast, the use of multi-parametric MRI along with cine MRI is a promising alternative, since theses techniques are already available at a clinical level. Multiparametric MRI including T1 and T2 imaging may be helpful in detecting myocardial tissue damage, while cine MRI may be more appropriate to detect functional changes within the myocardium. The combination of these two techniques may further allow an extensive characterization of myocardial tissue function. In this doctoral project, the use of pre- and post-gadolinium T1 and T2 relaxation times is firstly assessed and proposed to detect myocardial damage induced by doxorubicin chemotherapy. Secondly, the use of 2D myocardial displacement patterns is assessed in detecting myocardial damage and functional alteration due to doxorubicin-based treatment. Finally, the use of finite element modeling including mechanical strains and stresses to evaluate mechanical properties changes within the myocardium is alternatively proposed, assuming that doxorubicin-based treatment induces significant changes to both myocardial tissue morphology and function. In our cohort of cancer survivors, local myocardial changes were found between standard risk and high risks group using pre-gadolinium T1 relaxation times. These changes were further amplified with gadolinium enhancement, as confirmed by the use of partition coefficient, suggesting this MRI parameter along with partition coefficient as candidates imaging markers of doxorubicin induced cardiomyopathy. The use of T2 on the other hand showed that the high risk group of cancer survivors had higher T2 relaxation times compared to the standard risk group and similar to reported values. Though, a larger cohort of cancer survivors may be required to assess the use of T1 and T2 relaxation time as possible indices for myocardial tissue damage in the onset of doxorubicin-induced cardiotoxicity.


identifier: Arreckx, S. (2016). Méthodes sans factorisation pour l'optimisation non linéaire  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Cette thèse a pour objectif de formuler mathématiquement, d'analyser et d'implémenter deux méthodes sans factorisation pour l'optimisation non linéaire. Dans les problèmes de grande taille, la jacobienne des contraintes n'est souvent pas disponible sous forme de matrice; seules son action et celle de sa transposée sur un vecteur le sont. L'optimisation sans factorisation consiste alors à utiliser des opérateurs linéaires abstraits représentant la jacobienne ou le hessien. De ce fait, seules les actions <<opérateur-vecteur>> sont autorisées et l'algèbre linéaire directe doit être remplacée par des méthodes itératives. Outre ces restrictions, une grande difficulté lors de l'introduction de méthodes sans factorisation dans des algorithmes d'optimisation concerne le contrôle de l'inexactitude de la résolution des systèmes linéaires. Il faut en effet s'assurer que la direction calculée est suffisamment précise pour garantir la convergence de l'algorithme concerné. En premier lieu, nous décrivons l'implémentation sans factorisation d'une méthode de lagrangien augmenté pouvant utiliser des approximations quasi-Newton des dérivées secondes. Nous montrons aussi que notre approche parvient à résoudre des problèmes d'optimisation de structure avec des milliers de variables et contraintes alors que les méthodes avec factorisation échouent. Afin d'obtenir une méthode possédant une convergence plus rapide, nous présentons ensuite un algorithme qui utilise un lagrangien augmenté proximal comme fonction de mérite et qui, asymptotiquement, se transforme en une méthode de programmation quadratique séquentielle stabilisée. L'utilisation d'approximations BFGS à mémoire limitée du hessien du lagrangien conduit à l'obtention de systèmes linéaires symétriques quasi-définis. Ceux-ci sont interprétés comme étant les conditions d'optimalité d'un problème aux moindres carrés linéaire, qui est résolu de manière inexacte par une méthode de Krylov. L'inexactitude de cette résolution est contrôlée par un critère d'arrêt facile à mettre en œuvre. Des tests numériques démontrent l'efficacité et la robustesse de notre méthode, qui se compare très favorablement à IPOPT, en particulier pour les problèmes dégénérés pour lesquels la LICQ n'est pas respectée à la solution ou lors de la minimisation. Finalement, l'écosystème de développement d'algorithmes d'optimisation en Python, baptisé NLP.py, est exposé. Cet environnement s'adresse aussi bien aux chercheurs en optimisation qu'aux étudiants désireux de découvrir ou d'approfondir l'optimisation. NLP.py donne accès à un ensemble de blocs constituant les éléments les plus importants des méthodes d'optimisation continue. Grâce à ceux-ci, le chercheur est en mesure d'implémenter son algorithme en se concentrant sur la logique de celui-ci plutôt que sur les subtilités techniques de son implémentation.  ABSTRACT: This thesis focuses on the mathematical formulation, analysis and implementation of two factorization-free methods for nonlinear constrained optimization. In large-scale optimization, the Jacobian of the constraints may not be available in matrix form; only its action and that of its transpose on a vector are. Factorization-free optimization employs abstract linear operators representing the Jacobian or Hessian matrices. Therefore, only operator-vector products are allowed and direct linear algebra is replaced by iterative methods. Besides these implementation restrictions, a difficulty inherent to methods without factorization in optimization algorithms is the control of the inaccuracy in linear system solves. Indeed, we have to guarantee that the direction calculated is sufficiently accurate to ensure convergence. We first describe a factorization-free implementation of a classical augmented Lagrangian method that may use quasi-Newton second derivatives approximations. This method is applied to problems with thousands of variables and constraints coming from aircraft structural design optimization, for which methods based on factorizations fail. Results show that it is a viable approach for these problems. In order to obtain a method with a faster convergence rate, we present an algorithm that uses a proximal augmented Lagrangian as merit function and that asymptotically turns in a stabilized sequential quadratic programming method. The use of limited-memory BFGS approximations of the Hessian of the Lagrangian combined with regularization of the constraints leads to symmetric quasi-definite linear systems. Because such systems may be interpreted as the KKT conditions of linear least-squares problems, they can be efficiently solved using an appropriate Krylov method. Inaccuracy of their solutions is controlled by a stopping criterion which is easy to implement. Numerical tests demonstrate the effectiveness and robustness of our method, which compares very favorably with IPOPT, especially for degenerate problems for which LICQ is not satisfied at the optimal solution or during the minimization process. Finally, an ecosystem for optimization algorithm development in Python, code-named NLP.py, is exposed. This environment is aimed at researchers in optimization and students eager to discover or strengthen their knowledge in optimization. NLP.py provides access to a set of building blocks constituting the most important elements of continuous optimization methods. With these blocks, users are able to implement their own algorithm focusing on the logic of the algorithm rather than on the technicalities of its implementation.


identifier: Poisson, P. (2016). Analyse et évaluation de l'application du cadenassage sur des machines dans des entreprises du Québec  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: De nombreux décès et accidents surviennent lors des interventions de maintenance sur des machines industrielles. L'automatisation et la mécanisation du travail ont tendance à réduire le nombre d'opérateurs de machines. Les interventions de maintenance demeurent souvent complexes et dangereuses. La maintenance étant souvent négligée par les concepteurs de machines, plusieurs risques résiduels associés aux interventions de maintenance sur des machines doivent être gérés par les utilisateurs en entreprises. Par ailleurs, compte tenu des risques associés à la réparation et l'entretien des machines, la plupart des législations des pays industrialisés, incluant le Canada, font référence à une méthode de réduction du risque, notamment au cadenassage (consignation ou lockout) des équipements. Au Canada, de nombreux accidents sont causés par l'absence ou des lacunes au niveau du cadenassage. La norme canadienne CSA Z460-13 prescrit des exigences relatives à la maîtrise des énergies dangereuses associées à des machines. La norme CSA Z460-13 définie le cadenassage comme une méthode ou une procédure de cadenassage qui consiste en l'installation d'un cadenas ou d'une étiquette sur un dispositif d'isolement des sources d'énergie conformément à une procédure établie, indiquant que le dispositif d'isolement des sources d'énergie ne doit pas être actionné avant le retrait du cadenas ou de l'étiquette conformément à une procédure établie.  En 2016, la Commission des Normes, de l'Équité, de la Santé et de la Sécurité du Travail (CNESST) a révélé que en moyenne 4 décès et 1 000 accidents par an sont causés par le dégagement intempestif d'une source d'énergie lors de travaux d'installation, d'entretien ou de réparation sur des machines mal ou non cadenassées (consignées). Dans cette thèse, les observations ont eu lieu dans le secteur des scieries et les résultats des observations de l'application des procédures (57), d'entrevues semi-dirigées (22) et de la documentation sont présentés et analysés. Cette étude a permis de comparer l'application en usine et les prescriptions normatives et règlementaires. En effet, l'application réelle du cadenassage diffère des écrits de l'usine, des normes et du règlement dans les entreprises visitées.  Les résultats de la recherche montrent que: (i) les procédures (fiches de cadenassage) ne sont presque pas utilisées lorsqu'il y a 2 sources et moins d'énergie, (ii) les fiches de cadenassage observées ne sont pas conformes aux exigences règlementaires et normatives, (iii) les méthodes de cadenassage varient d'une entreprise à l'autre, malgré des exigences normatives qui proposent un cadre précis commun, (iv) les autres méthodes de maîtrise des énergies dangereuses sont utilisées sans effectuer d'analyse du risque, (v) des entreprises peuvent appliquer des procédures de cadenassage sans avoir de programme pour l'encadrer, (vi) les programmes écrits ne reflètent pas la réalité observée lors de leur application, (vii) les alternatives aux méthodes de contrôle des énergies sont différentes de celles proposées dans les normes, (viii) les difficultés et des facteurs favorisants lors du cadenassage, tels que le rapprochement des points d'isolement de la zone dangereuse, la simplification du cadenassage ou la vérification de la zone dangereuse avant le démarrage de la machine permettent d'améliorer l'application, (ix) une faible vérification d'absence de l'énergie effectuée par les travailleurs et (x) un système de validation d'absence de l'énergie à l'aide d'un système de contrôle dédié à la sécurité renforce l'application d'une procédure.  Le domaine du cadenassage est en pleine évolution au Québec en 2016 avec des nouveaux articles scientifiques et un nouveau règlement en santé et en sécurité du travail. Cette thèse est la première recherche sur l'observation directe du cadenassage en entreprises.  ABSTRACT: In Canada and other industrialized countries, workers who have to intervene in hazardous zones during machinery maintenance, repair or unjamming must apply lockout/tagout or other energy-controlling procedures. Canadian Standard CSA Z460 defines lockout as the installation of a lock or tag on an energy-isolating device on machinery in accordance with an established procedure. Activation of the energy-isolating device must only be possible after the previously applied lock or tag has been removed in accordance with the established procedure. The steps in the lockout procedure are: (i) turning off the equipment, (ii) isolating the energy sources, (iii) de-energizing the energy sources, (iv) dissipating residual energy, and (v) verifying that the equipment is actually at zero energy. However, multiple questions remain about the lockout concept and the related regulatory requirements. In 2016, the Commission des normes, de l'équité, de la santé et de la sécurité du travail (CNESST) revealed that an average of four deaths and 1,000 accidents are caused annually by the inadvertent start-up of an energy source during the installation, maintenance or repair of machinery that is not properly locked/tagged out or not locked/tagged out at all. The aim of the current study was to analyze and evaluate the application of lockout programs and procedures on machinery. The observations documented in this thesis were carried out in the wood processing industry. The thesis presents and analyzes the results of the 57 sessions during which the application of procedures was observed in the sawmills and of the 22 semi-structured interviews, as well as the programs collected. The study revealed a major gap between the application of lockout procedures and programs in sawmills and the normative and regulatory requirements. In fact, the actual application in the visited companies differed greatly from the written programs, standards and regulations. The research findings were as follows: (i) procedures (lockout placards) were essentially not followed when there were two sources and less of energy, (ii) the lockout placards observed were not compliant with the regulatory and normative requirements, (iii) lockout procedures varied from one company to another despite normative requirements that advocate a specific common framework, (iv) other methods of controlling hazardous energies were used without performing risk analysis, (v) one company applied a lockout procedure with no program to guide it, (vi) the written programs did not reflect the realities observed during their application, (vii) the alternative methods used to control hazardous energies were different from those proposed in the standards, (viii) the identification of problems hindering and factors facilitating lockout, such as bringing isolation points closer to the hazardous zone, simplifying the lockout procedure or verifying the hazardous zone prior to starting up the machinery, led to adaptations and improved lockout procedures, (ix) the workers performed little verification of the zero-energy state, and (x) the introduction of a safety-dedicated control system for validating zero energy strengthened application of the procedure. The issue of lockout is currently undergoing considerable change, with the arrival of new scientific articles and the new Quebec regulation in 2016. This thesis documents the first study based on direct observations of lockout procedures in companies.


identifier: St-Onge, B. (2016). Validation d'un protocole d'injection pour l'amélioration des sols en place par MICP et analyse de l'état critique d'un sable biocalcifié  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract:
RÉSUMÉ Ce mémoire porte sur un nouveau procédé d'amélioration des sols, la biocalcification par
MIPC (Microbially Induced Calcite Precipitation). Ce procédé novateur de cimentation repose sur l'optimisation de l'activité bactériologique de la Sporosarcina pasteurii dans un milieu urée. En hydrolysant l'urée, la S. pasteurii permet une augmentation locale du pH, ce
qui force la calcite à précipiter par sursaturation. Cette nouvelle technique pourrait devenir une alternative écologique au jet grouting, car elle est peu polluante, nécessite moins d'énergie de pompage et ne colmate pas les pores du sol. ABSTRACT This thesis focuses on a new method of soil improvement by biotreatment, the MICP (Microbially Induced Calcite Precitpitation). This innovative method of cementing is based on the
optimization of the bacteriological activity of Sporosarcina pasteurii in a urea environment. By hydrolyzing urea, S. pasteurii creates a local increase in pH, which causes calcite precipitation by achieving its supersaturation. The MICP may become an ecological alternative to classic grouting. It requires less pumping energy, has low amount of chemical waste and reduces slightly the soil pore volume.


identifier: Peyrega, M. (2016). Optimisation sans dérivées sous contraintes  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'optimisation sans dérivées (Derivative-Free Optimization, DFO) et l'optimisation de boîtes noires (Blackbox Optimization, BBO) est un champ de la recherche opérationnelle en pleine extension, qui correspond à de nouveaux problèmes pour lesquels toutes les fonctions en jeu ou seulement une partie ne sont pas connues analytiquement mais sont le résultat d'expériences ou de simulations numériques, appelées communément boîtes noires. Les contraintes peuvent être de différentes natures. Elles peuvent être connues analytiquement ou bien elles peuvent être, comme la fonction objectif, le résultat de la boîte noire. Elle peuvent même être ignorées de l'utilisateur qui les découvre malgré lui, alors qu'il cherche à évaluer la boîte noire en un point qu'il pensait être réalisable. Elles peuvent être lisses ou non lisses. Cette thèse s'intéresse plus particulièrement aux traitements des contraintes dans le cadre de l'optimisation sans dérivées et de l'optimisation de boîtes noires. Il s'agit donc de proposer de nouvelles techniques pour résoudre des problèmes sous contraintes. Tout d'abord, une méthode générique de traitement des égalités linéaires est proposée. Différents convertisseurs sont utilisés afin de reformuler le problème initial en un problème réduit dans le sous-espace affine défini par les égalités linéaires. Différentes stratégies combinant en plusieurs étapes ces convertisseurs sont proposées. Une implémentation de cette technique dans un algorithme de recherche directe, MADS, utilisant le logiciel NOMAD, est réalisée. À partir de tests numériques, une stratégie est retenue. Elle surpasse sur les problèmes testés un autre logiciel de recherche directe, HOPSPACK, qui proposait déjà un traitement spécifique des contraintes d'égalités linéaires. De plus, notre méthode est adaptable à tous les algorithmes existants. Ensuite, un algorithme hybride, combinant des outils issus de l'optimisation sans dérivées, basée sur les modèles, et ceux de l'optimisation de boîtes noires, basée sur des méthodes de recherche directe, est proposé à travers un algorithme de région de confiance sans dérivées (Derivative-Free Trust-Region, DFTR) qui revisite la barrière progressive déjà proposée dans MADS, et qui permet de traiter certains types de contraintes d'inégalités. L'algorithme obtenu offre des résultats compétitifs avec un représentant de l'optimisation sans dérivées, COBYLA, et un représentant de l'optimisation de boîtes noires, MADS, à partir de tests réalisés sur un panel de problèmes académiques mais aussi sur deux boîtes noires issues de l'optimisation multidisciplinaire. Enfin, un dernier algorithme sans dérivées a été développé, afin de pouvoir résoudre des problèmes avec des contraintes générales d'égalités ou d'inégalités, et qui utilise une méthode classique de Lagrangien augmenté. L'algorithme utilisant le Lagrangien augmenté sert à résoudre le sous-problème de la région de confiance mais aussi à définir les règles de mise à jour de l'algorithme. Des résultats sur des problèmes académiques permettent de conclure quant à la validité de la méthode.  ABSTRACT: Derivative-Free Optimization (DFO) and Blackbox Optimization (BBO) are growing optimization fields. The goal is to handle new problems involving functions for which analytical expressions are not explicit, but which are the results of simulations or experiments, called blackboxes. Different kind of constraints can be encountered. Their analytical expressions can be given, or they can be the result of the blackbox. They can even be hidden, and not known by the user. They can be smooth or nonsmooth. This thesis focuses more specificaly on the contraints in DFO and BBO, and its goal is to develop new techniques to solve constrained problems. First, a generic method for linear equalities is proposed. Different converters are used to reformulate the initial problem into a reduced one, in the subspace defined by the linear equalities. Different strategies combining these converters in multi-step algorithms are proposed. Theses techniques are implemented in a direct-search algorithm, MADS, by using the solver NOMAD. Computational tests allow to choose the best strategy with the best results. On a benchmark of analytical problems our algorithm outperforms a direct-search algorithm implemented in the solver HOPSPACK, which also handles directly linear equalities. The proposed method is transposable to any other DFO or BBO algorithm. hen, a derivative-free trust-region (DFTR) algorithm combining DFO tools, based on models, and BBO tools, based on direct-search techniques, is proposed through a  (DFTR) algorithm. The progressive barrier first designed for MADS is revisited and allows to solve general inequalities in this new DFTR algorithm. The new algorithm offers competitive results with COBYLA, a DFO software and NOMAD, a BBO software. Computational experiments are conducted on a set of analytical problems and two blackboxes from multidisciplinary design optimization. Finally, a third DFO algorithm is proposed, allowing to solve equality and inequality constrained problems, by using an augmented Lagrangian method. This one is used to solve the trust-region subproblem but also to design simple update rules for the DFTR algorithm. Computational results on analytical problems validate our method.