identifier: Nazem, M. (2014). Contributions à la modélisation des déplacements en transport collectif  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le Transport Collectif (TC) est un composant essentiel de la mobilité urbaine dans le contexte actuel du développement durable. La planification du TC englobe tous les efforts dans les domaines de l'analyse descriptive et de la modélisation. Cette thèse vise à contribuer plus spécifiquement à la modélisation des déplacements en TC. L'objectif est d'améliorer les modèles en TC pour qu'ils représentent mieux la réalité. Deux types de simplification y sont présents : la construction théorique et la formalisation mathématique. Afin de contribuer à la bonification du processus de la modélisation, cette recherche s'articule globalement autour de trois volets, chacun présenté sous la forme d'un article publié ou soumis pour publication dans une revue scientifique. Le premier volet consiste au développement d'un modèle de choix d'itinéraires en TC selon les caractéristiques sociodémographiques des utilisateurs. Cela est analysé dans l'article intitulé« Demographic Analysis of Route Choice for Public Transit », et publié dans la revue « Transportation Research Record » en 2011.  L'analyse démographique de choix d'itinéraires a permis de segmenter la population en six groupes basés sur les cohortes d'âge et le sexe. L'application d'un modèle de choix discret dans lequel chaque alternative est représentée avec une liste de variables indépendantes décrivant un itinéraire en TC fait partie des contributions essentielles de cet article. Plusieurs segmentations de la population selon les caractéristiques sociodémographiques ainsi qu'un modèle complet considérant la population comme un ensemble monolithique sont examinés. Les résultats obtenus confirment que la segmentation sociodémographique de la population permet d'avoir une meilleure représentation de la réalité en matière de choix d'itinéraires en TC. Certaines bonifications notamment au niveau du raffinement du calcul du temps d'accès en supposant des vitesses de marche différentes selon les caractéristiques sociodémographiques des passagers ont également été présentées. Le deuxième volet vise le développement d'un modèle d'opportunités pour la génération-distribution des déplacements effectués en TC. Les résultats sont présentés en détails dans l'article intitulé « Integrated Intervening Opportunities Model for Public Transit Trip Generation-Distribution: A Supply-dependent Approach », et publié dans la revue « Transportation Research Record » en 2013. L'avantage principal du modèle d'opportunités pour la distribution des déplacements est qu'il a des bases plutôt comportementales. Nous avons développé et examiné trois formalisations de modèle d'opportunités, nommées modèles fondamental, hiérarchique et intégré. La comparaison de performances des trois modèles d'opportunités ainsi qu'un modèle gravitaire typiquement utilisé pour la distribution des déplacements confirme une meilleure reproduction de la matrice Origine-Destination (OD) observée à partir d'un modèle intégré d'opportunités. Cet exercice vise, en plus de l'obtention d'un modèle applicable à des fins de prévisions à long terme, à mieux comprendre les phénomènes relatifs à la distribution des déplacements en TC. Sachant que cette distribution est fortement liée à l'accessibilité au TC, celle-ci est prise en compte par le biais des variables dérivées des données opérationnelles d'horaires planifiés et disponibles dans les fichiers General Transit Feed Specifications (GTFS), tout comme certaines variables sociodémographiques et socioéconomiques de la population. Le modèle intégré d'opportunités peut être utilisé en tant qu'un outil de modélisation prospective grâce à la nature prévisible ou supposable de ses variables indépendantes. Le troisième volet présente un sous-modèle de choix de destination dont bénéficie le développement des modèles d'opportunités. Les constats sont présentés dans l'article intitulé « Revisiting the Destination Ranking Procedure in Development of an Intervening Opportunities Model for Public Transit Trip Distribution », et soumis pour publication dans le « Journal of Geographical Systems » en 2013 ; l'article a été révisé et resoumis en 2014. Ce sous-modèle permet d'améliorer le modèle intégré d'opportunités développé et présenté au deuxième volet sous plusieurs aspects, entre autres la diminution de la sensibilité du modèle aux changements mineurs de temps de parcours en TC. Ce sous-modèle de type de choix discret a permis d'améliorer la performance du modèle d'opportunités, ainsi que d'aider à mieux comprendre le comportement de mobilité de la population utilisatrice du TC. Les résultats obtenus permettent d'avoir une réflexion plus profonde face à certains enjeux majeurs dont le vieillissement de la population et plus généralement, le changement de structure dans la composition démographique de la population notamment dans les pays développés, et la nécessité d'en prendre considération dans les études de mobilité. Un autre enjeu est d'avoir des outils opérationnels pour examiner à un niveau agrégé, l'impact des projets de transport ou de nouveaux développements urbains sur la génération et la distribution des déplacements. Cette question s'inscrit plus globalement dans l'opérationnalisation des avancés de la communauté scientifique dans la pratique courante des planificateurs de TC. L'émergence de nouvelles données en TC, notamment les données opérationnelles et passives telles que les données GTFS et de systèmes de paiement par carte à puce (CAP), représentent un atout pour répondre à certaines limites actuelles dans le processus de la modélisation. En considérant les aspects comportementaux ainsi que l'utilisation des données plus fines, cette thèse contribue à la modélisation en TC sous plusieurs aspects. Les résultats obtenus dans le premier volet pour la considération des caractéristiques sociodémographiques dans le processus de choix d'itinéraires en TC peuvent être intégrés dans les fonctions d'impédance utilisées par les calculateurs de trajet commerciaux comme Google Maps, ainsi que les logiciels de modélisations comme MADIGAS. Concernant le deuxième volet, étant donné des variables utilisées, le modèle intégré de génération-distribution des déplacements peut être appliqué dans les études de prévision de la demande en TC à long terme. Le sous-modèle de choix de destination de nature choix discret développé dans le troisième volet permet d'améliorer la performance du modèle d'opportunités ainsi que d'avoir une meilleure compréhension de la structure de choix de destination des usagers du TC. La reconsidération des limites observées au cours de cette recherche notamment relatives au niveau de résolution et de disponibilité des données permet d'identifier certaines perspectives pour les recherches futures. Nous proposons entre autre une révision des approches de modélisation aux niveaux théoriques et mathématiques pour les arrimer avec des données nouvellement disponibles en TC. En raison de la nature appliquée de la modélisation des transports, l'opérationnalisation des modèles est un élément d'intérêt majeur pour la communauté scientifique. Ces modèles permettent de présenter les phénomènes relatifs à la mobilité d'une manière plus réelle pour les professionnels et planificateurs des transports.  ABSTRACT: Public Transit (PT) is an essential component of urban mobility in the actual context of sustainable development. PT planning contains all efforts for descriptive analysis and modeling. This thesis contributes more specifically to PT modeling. This thesis objective is to enhance the models in a way that they represent the reality of mobility behavior. Two types of simplifications are present in modeling procedure: Theoretical construction and mathematical formalization. Considering these simplifications, this research contributes in enhancing the modeling procedure in three different ways, each presented as a published or submitted paper in scientific journals. The first part consists of demographic analysis of route choice for PT. The results are presented in a paper titled “Demographic Analysis of Route Choice for Public Transit”, and published in the journal of Transportation Research Record in 2011. By considering six sociodemographic categories, made up of two genders and three age cohorts, a route choice model for PT is developed and examined. The main contribution of this paper is the development of a discrete choice model for PT route choice based on sociodemographic characteristics. In this model, each choice alternative is represented by a list of independent variables describing a PT route. Several sociodemographic profiles together with a complete model treating the whole population are examined. The results confirmed that considering sociodemographic profiles for analysing PT route choice yields better results compared to the complete model. Some enhancements for calculating access time based on different walk speeds for different sociodemographic profiles are also presented. The second part is the development of an integrated intervening opportunities model for PT trip generation-distribution. The findings are presented in a paper titled “Integrated Intervening Opportunities Model for Public Transit Trip Generation-Distribution: A Supply-dependent Approach”, which is published in the journal of Transportation Research Record in 2013. The main advantage of the intervening opportunities model is its behavioral basis. In this research, three forms of basic, hierarchical and integrated intervening opportunities model are developed. The performance of this model was analyzed and results were compared with the gravity model typically used for trip distribution. The comparison confirmed that the integrated form of intervening opportunities model could better reproduce an observed OD matrix for PT. Due to sociodemographic, socioeconomic and PT Level-Of-Service (LOS) independent variables, this model could be used for forecasting purposes. Formalization of this model based on its specific characteristics opens new opportunities for developing more accurate PT demand models with new data such as smart card entries. The third part discusses a sub-model of destination choice that could be used to enhance the integrated intervening opportunities model developed in the second part. The findings are presented in the paper titled “Revisiting the Destination Ranking Procedure in Development of an Intervening Opportunities Model for Public Transit Trip Distribution”, which was submitted for publication in the Journal of Geographical Systems in 2013, and revised in 2014. This sub-model could enhance the integrated intervening opportunities model in different ways, especially for reducing the sensitivity of the model to minor changes in PT trip times. Also, by using this sub-model, the performance of the integrated intervening opportunities model is enhanced. More globally, this discrete choice model could contribute to better understanding of PT travel behavior. The results obtained in this research could contribute to answer to some challenges facing PT planners and policy makers, including population aging and resulted changes in mobility behavior particularly in developed countries. The PT route choice model based on demographic characteristics developed in the first part could be integrated in commercial PT route choice applications or in simulation software's impedance functions. Another contribution was presenting an operational tool for examining the impacts of new urban development and transportation projects on PT generation and distribution pattern at high level. The model presented in the second part and enhanced in the third part by using a discrete choice approach could be interpreted in a more general way as a practice-ready approach for PT modeling. The emergence of new PT data, including operational and passive data such as General Transit Feed Specifications (GTFS) and smart card validations is an opportunity to meet certain limitations in the development of new PT models. Based on some limitations particularly about the question of data availability, we propose a revision of modeling approaches in both theoretical and mathematical levels to integrate them with newly available PT data. Given the applied nature of transportation science, the future challenge of the scientific community is developing more practice-ready models. These models could be used by planners and policy-makers for answering to challenges facing PT planning.


identifier: Morlhon, R. (2014). Assistance à l'implantation du "Building Information Modeling" par évaluation de la maturité et gestion des facteurs critiques de succès  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Le travail présenté dans ce mémoire porte sur la large problématique d'implantation du Building Information Modeling (BIM), un outil de gestion collaborative prévu pour le secteur de la construction. Dans une industrie composée de nombreux acteurs destinés à travailler de concert pour le bon déroulement des projets, la capacité à mettre en commun les ressources et à suivre ensemble et en temps réel l'avancement d'un chantier est cruciale. D'autant plus que, depuis plusieurs décennies, l'industrie tout entière souffre d'un manque de progrès et d'une stagnation de sa productivité, notamment dus à cet aspect morcelé. Un modèle d'assistance à l'implantation du BIM basé sur la maturité de celui-ci dans l'organisation entreprenant ce projet, les facteurs critiques de succès associés à l'adoption de cet outil et des actions concrètes a été élaboré et est proposé aux professionnels du secteur de la construction. Après une évaluation préalable de la maturité, un utilisateur du modèle pourra identifier des enjeux clés à cibler et dans lesquels investir ses efforts en priorité pour progresser, efforts qui seront alors matérialisés par la mise en place des actions. Afin d'assurer la pertinence du travail accompli et le sens du modèle par rapport aux problématiques de l'industrie, une démarche de validation impliquant plusieurs professionnels chevronnés dans le BIM a été mise en place selon la méthode DELPHI. Le bien-fondé des facteurs et actions a ainsi pu être mis à l'épreuve. Cela a notamment souligné la prépondérance de la standardisation et de l'implication de l'ensemble des acteurs d'un projet dans la transition vers le BIM, en reléguant les enjeux liés à la réingénierie des processus à une position secondaire. En ce qui concerne les actions, la contribution la plus significative a été l'adaptation de nombreuses formulations afin de refléter au mieux les réalités d'une implantation dans l'industrie. Des ajouts et suppressions d'actions ont également été pratiqués selon le critère de la pertinence. Bien que le modèle s'attache à prendre en compte les enjeux majeurs d'une implantation, il ne présente toutefois pas un plan de marche défini. Il se limite également à déterminer des activités à mettre en place, sans préciser les rôles liés à celles-ci ou les livrables produits. Construit selon la volonté d'offrir des solutions flexibles selon les contextes, des ajustements en fonction des situations peuvent finalement être envisageables.  ABSTRACT: This master project deals with Building Information Modeling (BIM) implementation and the large sets of issues that it carries with. BIM is a collaborative tool for projects management among the construction industry, which has struggled during the past decades to improve its productivity. Indeed, because of the many stakeholders that have to work together or the outdated practices sometimes still in use, the whole sector stagnates. As a result, interoperability, effective communication and real time lifecycle management are crucial in that context, and BIM provides a convincing answer to those needs. A model designed to assist BIM implementation and based on its maturity, critical success factors and concrete actions has been developed and is proposed to professionals from the construction industry. The intended use is the following: after having the BIM maturity in the organization assessed, it is possible to identify some critical issues to consider as priorities and in which efforts, taking the form of actions included in the model, have to be invested first to progress. In order to assess the relevance of the work accomplished and of the model with respect of the practical issues met by the AEC industry, several professionals that have a recognized expertise in BIM were involved in a validation approach conducted according to the DELPHI method. Every item in the model, factors and actions, has been subjected to the scrutiny of the panel. Standardization and stakeholders' involvement in the BIM transition have been highlighted and appear to be the priorities, whereas business process reengineering seems to be of secondary importance. As far as actions are concerned, the main improvement has been formulations adjustments, to best reflect implementation realities and to have more accurate activities. Some items also have been added or deleted according to a relevance criteria. Although the assistance model tries to cover the main implementation issues, no precise roadmap is given and documented. It also stays focused on activities, without any consideration about roles or deliverables associated with them. As the model was built in order to assist implementation without taking into account the specific context of each firm, further reflections about how to integrate different cases could be led.


identifier: de Montigny, S. (2014). Nouvelle approche analytique pour l'apprentissage du quantron  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le quantron est un neurone artificiel inspiré d'un modèle stochastique de la diffusion synaptique. Ce type de neurone biologiquement réaliste a le potentiel d'améliorer les capacités de classification des réseaux de neurones utilisés en reconnaissance de formes. Cependant, le quantron présente des difficultés pour l'implémentation d'un algorithme d'apprentissage efficace. Ceci est dû à la présence de discontinuités dans la fonction de réponse qui caractérise l'émission ou l'absence d'émission de neurotransmetteurs en réaction à la stimulation des synapses d'entrée. Ces discontinuités nuisent à l'apprentissage par modification itérative des paramètres du neurone. Ainsi, nous adoptons une approche analytique pour contourner ces difficultés et développer de nouveaux algorithmes d'apprentissage pour entraîner un quantron ou un réseau de quantrons. D'abord, nous nous intéressons au maximum de la fonction représentant le potentiel électrique du quantron, appelée fonction d'activation. Par comparaison à un seuil d'excitabilité, ce maximum détermine l'état d'activité du quantron, qui est alors utilisé comme classificateur. En utilisant des potentiels post-synaptiques ayant un profil rectangulaire, nous obtenons une approximation du maximum en substituant des fonctions quadratiques aux signaux provenant des synapses d'entrée. Avec cette approximation analytique, nous démontrons expérimentalement la possibilité d'entraîner le quantron en minimisant une surface d'erreur par descente du gradient. De plus, pour certains problèmes, nous observons une amélioration des résultats d'un algorithme de recherche directe. Ensuite, en utilisant une configuration particulière du quantron, nous trouvons une forme analytique simple pour la fonction d'activation dans le cas où les potentiels post-synaptiques possèdent un profil rectangulaire ou en rampe. Cette expression permet de lier les paramètres du quantron aux caractéristiques géométriques de sa frontière de décision. En se basant sur ces résultats, nous développons deux algorithmes d'apprentissage distincts, l'un procédant par l'analyse des configurations de la frontière de décision, et l'autre par l'inversion directe d'un système d'équations. Ces algorithmes permettent une résolution efficace de problèmes de classification pour lesquels le quantron admet une représentation sans erreur. Enfin, nous portons attention au problème de l'apprentissage d'un réseau de quantrons. Dans le cas de potentiels post-synaptique avec un potentiel triangulaire, nous proposons une approximation analytique du temps où s'active le quantron, qui est déterminé par le premier instant où la fonction d'activation atteint le seuil d'excitabilité. L'expression mathématique résultante, utilisée comme valeur de réponse du neurone, permet d'adapter l'algorithme de rétropropagation de l'erreur au réseau. Nous montrons qu'il devient alors possible d'entraîner des neurones qui autrement resteraient inactifs lors de l'apprentissage. De plus, nous illustrons la capacité des réseaux de quantrons à résoudre certains problèmes de classification en nécessitant moins de paramètres que des réseaux de neurones impulsionnels ou des réseaux de perceptrons. Les trois aspects du quantron étudiés dans cette thèse mènent à des algorithmes qui se distinguent des approches antérieures utilisées pour l'apprentissage des réseaux de neurones impulsionnels. En effet, notre approche analytique permet d'éviter les discontinuités qui perturbent le processus d'apprentissage grâce au lissage résultant de l'approximation analytique du maximum de la fonction d'activation et du temps d'activation. De plus, l'analyse géométrique de la frontière de décision est rendue possible par l'expression analytique de la fonction d'activation. Le résultat le plus probant est la tentative fructueuse de résolution du problème associé à l'entraînement des neurones inactifs, appelé problème des neurones silencieux. Par notre approche analytique de l'apprentissage du quantron, nous proposons donc des algorithmes originaux et innovateurs qui contribuent à une meilleure compréhension de l'apprentissage dans les réseaux de neurones biologiquement réalistes.  ABSTRACT: The quantron is an artificial neuron inspired by a stochastic model of synaptic diffusion. This type of biologically realistic neuron can improve the classification capacity of neural networks used in pattern recognition. However, the implementation of an efficient learning algorithm for the quantron proves to be challenging. This is due to the presence of discontinuities in the output function which characterizes the emission of neurotransmitters, or lack thereof, as a reaction to the stimulus applied to synaptic inputs. These discontinuities disrupt the iterative training of the neuron's parameters. Thus, in this work, we follow an analytical approach to avoid these difficulties and develop new learning algorithms adapted to the quantron and to networks of quantrons. First, we study the maximum of the function representing the electrical potential of the quantron, called the activation function. By comparing this function to an excitability threshold, this maximum determines the activity state of the neuron, which can be used as a classifier. Using post-synaptic potentials with a rectangular profile, we obtain an analytical approximation of the maximum by substituting quadratic functions for the signals stemming from the synaptic inputs. With this analytical approximation, we provide an experimental demonstration of the quantron being trained by minimizing an error surface via gradient search. Also, for certain problems, we observe an improvement of the results obtained by using a direct search algorithm. Second, using a specific configuration of the quantron, we find a simple analytical form for the activation function when the post-synaptic potentials have a rectangular or ramp profile. This expression links the parameters of the quantron to the geometrical characteristics of its decision boundary. Building upon these results, we obtain two distinct learning algorithms, one proceeding by analyzing the configurations of the decision boundary, and the other by solving directly a system of equations. These algorithms are able to solve efficiently classification problems for which the quantron admits an errorless representation. Third, we focus on the problem of training a network of quantrons. For post-synaptic potentials having a triangular profile, we propose an analytical approximation of the time when the quantron's activation function reaches the excitability threshold. The resulting mathematical expression, used as the neuron's output, enables the adaptation of the error backpropagation algorithm to the network. We show that it is then possible to modify the parameters of neurons which would otherwise remain inactive during training. Furthermore, we show that networks of quantrons can solve particular classification problems using fewer parameters than networks of spiking neurons or networks of perceptrons. The three aspects of the quantron studied in this thesis yield algorithms which differ from previous attempts to train spiking neural networks. Indeed, we avoid the discontinuities that disturb the training process due to the smoothing effect of the analytical approximation of the activation function's maximum and of the activation time. Also, the geometrical analysis of the decision boundary is made possible by the analytical expression of the activation function. The most important result is the successful attempt to solve the problem of training inactive neurons, called the silent neuron problem. By following an analytical approach in the study of the quantron, we propose original and innovative algorithms which contribute to a better understanding of the learning process in networks of biologically realistic neurons.


identifier: Randolph, A. J. O. (2014). Convergence et sécurité d'accès dans les systèmes d'édition collaborative massivement répartis  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Parmi les défis des systèmes d'édition collaborative figure la cohérence des objets partagés. Dans la perspective d'une édition cohérente, le système doit garantir la convergence. Pour assurer la cohérence des objets partagés, la littérature propose plusieurs solutions. Les différentes approches majeures proposées sont : l'approche des types de données commutatives répliquées (CRDT) et l'approche de la transformée opérationnelle (OT). L'approche CRDT considère des opérations commutatives qui peuvent être exécutées dans un ordre différent. L'une des difficultés auxquelles CRDT se bute réside en la commutativité des opérations. Toutes les opérations d'édition doivent être commutatives afin d'être exécutées dans un ordre quelconque. L'approche de la transformée opérationnelle quant à elle propose une transformation des opérations distantes reçues par rapport aux opérations qui lui sont concurrentes ; même si elles sont déjà exécutées. Pour effectuer les transformations, l'approche OT utilise un algorithme de transformation inclusive (IT). Dans la littérature, plusieurs travaux  ont prouvé que les principaux algorithmes de transformation inclusive proposés ne satisfont pas le critère de convergence. Outre la cohérence, la sécurisation des interactions est un autre défi des systèmes d'édition collaborative. Le contrôle d'accès est l'un des modèles de politiques de sécurité applicable dans ce cadre. Il s'agit d'autoriser ou d'interdire l'édition à certains utilisateurs. Le contrôle d'accès doit être uniformément déployé pour éviter de compromettre la cohérence des opérations d'édition. Une opération d'édition valide sur un site doit l'être partout. Une opération refusée sur un site doit être refusée partout. Dans le contexte étudié, le protocole de sécurité est fiable s'il préserve la cohérence du système. Fournir cette preuve de fiabilité est une tâche ardue. Le nombre de cas à examiner est infini. De plus, pour une vérification automatique, le défaut de ressources survient si des techniques appropriées ne sont pas exploitées. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux défis que constituent la convergence et le contrôle d'accès dans les systèmes d'édition collaborative répartis. Nous considérons un objet textuel à structure linéaire qui est massivement édité dans une architecture répartie. L'approche de gestion de cohérence utilisée est la transformée opérationnelle. Ainsi, chaque utilisateur a sa copie locale du document partagé. Les opérations générées sur un site sont aussitôt diffusées aux autres utilisateurs. Elles peuvent être exécutées dans un ordre quelconque. Les types d'opérations d'édition sont : l'insertion d'un caractère et la suppression de caractère. Nous intégrons également un protocole de contrôle d'accès à l'édition collaborative. Notre thèse se présente sous la forme de trois articles scientifiques, chacun traitant d'une problématique bien spécifique. Dans le premier article, nous abordons la problématique de la convergence. Nous avons adopté une démarche en plusieurs étapes. Une exploration a été initialement faite afin de vérifier s'il est possible d'avoir une fonction IT convergente. En utilisant la méthode de la synthèse de contrôleur et les automates de jeu, nos investigations ont révélé qu'aucune IT basée uniquement sur le caractère et la position ne peut garantir une convergence. L'identification des causes de divergence a permis d'amorcer la résolution du « problème de synthèse de contrôleur ». Ainsi, un troisième paramètre a été ajouté aux opérations d'insertion. Il permet de manipuler le nombre de caractères supprimés avant la position d'insertion indiquée. Une fonction de détermination de la valeur de ce paramètre a été proposée. Une fonction IT a été par la suite proposée, en tenant compte des propositions précédentes. En utilisant la vérification sur modèle (model-checking), la preuve a été apportée que notre IT garantit bien la convergence. Le deuxième article propose l'intégration d'un protocole de sécurité optimiste. L'article aborde la problématique de la fiabilité du protocole dans un espace d'états infini. Il est déployé au dessus de protocole de synchronisation du système d'édition collaborative. Nous faisons l'hypothèse que le système vérifie la propriété de cohérence en l'absence du contrôle d'accès. Pour affronter les difficultés relatives à la preuve de fiabilité, l'approche du model-checking symbolique a été préférée. Le model-checking borné a été utilisé avec l'outil Alloy. L'exploration faite pour des instances dont la taille maximale est de treize « signatures », a permis de conclure la préservation de la cohérence par le protocole de contrôle d'accès. Notons que ces instances ne sont pas massives mais la combinatoire résultante n'est pas négligeable. Le troisième article aborde la problématique de réduction de système. Des investigations ont été menées afin d'avoir un modèle fini équivalent au système d'édition collaborative, au regard de la propriété de cohérence. Le modèle abstrait proposé comporte trois sites coopératifs, dont l'un est administrateur. Ce modèle à espace d'états fini étant prouvé équivalent par rapport à la propriété de cohérence, au système à espace d'états infini, il a servi de cadre pour la vérification automatique. En utilisant l'outil Uppaal et le formalisme d'automate, nous avons prouvé par model-checking que le modèle abstrait préserve la cohérence. Par conséquent, le protocole de contrôle d'accès préserve la cohérence de système d'édition collaborative. Nos travaux comportent quelques limitations liées à leur portée. Nous avons manipulé des objets textuels à structure linéaire sur lesquels ne sont appliquées que des opérations d'insertion et de suppression de caractères. De plus, la gestion des droits d'accès est basée sur un modèle mono-administrateur. La performance du protocole de contrôle d'accès n'a pas non plus été prise en compte. Les travaux auraient sans doute plus d'envergure s'ils couvraient plusieurs types d'objets, plusieurs types d'opérations d'édition, plusieurs administrateurs et une étude de performance. Nos futures travaux pourraient être consacrés à l'élargissement de la portée de la présente thèse.  ABSTRACT: The consistency of the shared documents is one of the most important challenges in collaborative editing systems. To achieve consistency, a solution must ensure the convergence criteria. Several solutions are proposed in litterature to achieve consistency of the shared documents. The major approaches are: commutative replicated data type (CRDT) and operational transformation (OT). CRDT considers some commutative operations which could be executed in different order. The main difficulty of CRDT is to compute commutative operations. OT approach proposes to transform remote operations against their concurrent operations, even if they are already executed. An inclusive transformation function is used to compute the transformations. In the litterature, several works show that the main inclusive transformation (IT) functions proposed do not ensure convergence. Besides consistency, security of the edition is another challenge in distributed collaborative systems. Access control is a model of security policy that could be used. It consists of granting or revoking editing authorizations for users. Access control must be uniformly deployed to not compromise the consistency of the system. A valid editing operation at one site must be valid at all other sites. As the same time, an invalid operation at one site, must be invalid everywhere. In the current context, the security protocol is reliable if it preserves the consistency of the system. Produce the proof of reliability is difficult. It requires examining infinite number of cases. In addition, with automatic verification, ressources become insufficient if appropriate techniques are not used. This thesis is interested in consistency and access control challenges in distributed collaborative editing systems. It considers a textual object with a linear structure that is massively edited in a distributed architecture. OT is used to manage consistency. Each user has a local copy of the shared document. Locally-generated operations are immediately broadcast to other users. Operations could be executed in any order. Their types are inserting and deleting characters. To ensure security, collaborative edition is combined with an access control protocol. The thesis consists of three scientific articles. Each of them deals with a specific problem. In the first article, we adress the problem of consistency and proceed in several steps. Initially, we explore the existence of convergent IT functions of OT, which ensure data consistency. Using the controller synthesis approach and game automata, we conclude that there is no IT function, based only on character and position as parameters of insert and delete operations, which ensure data consistency. The investigation of the causes of divergence led to solve the controller synthesis problem. Thus, a new parameter is added to the insert operation signature. It handles the number of characters deleted before the inserting position. The function needed to compute the value of this parameter is provided. Finally, based on these contributions, we propose an IT function and show that it ensures convergence. The proof is achieved by a symbolic model-checking emulated using the tool Uppaal. The second article adresses the reliability of security protocol in an infinite state space. An optimist access control protocol is considered to be deployed over any correct synchronization protocol. The symbolic model-checking approach is choosen to deal with the proof of reliabi--lity. For this purpose, bounded model-checking is used with the tool Alloy. Exploration made with instances whose maximum size is thirteen allow to conclude the preservation of consistency by the access control protocol. These instances are not massive but the resulting combinatorial is important. The third article adresses the problem of system reduction. In this article, we investigate a finite model equivalent to a distributed collaborative editing system, with regard to consistency. The abstract model proposed consists of three cooperative sites including the administrator. This finite state model is proved by model-checking to preserve consistency. Consequently, the access control protocol preserves consistency of any correct distributed collaborative editing system. The model-checking techniques exploits Uppaal tool and automata. Our work has several limitations. We consider textual objects with linear structure. These objects are edited by applying some operations which are inserting and deleting characters. In addition, the management of access rights is based on one-administrator model. The performance study of the access control protocol is not done. The work would probably be more extensive if it covered several types of objects, several types of editing operations, many administrators and the performance study. Our future work could be devoted to the widening of the scope of this thesis.


identifier: Bilal, N. (2014). Métaheuristiques hybrides pour les problèmes de recouvrement et recouvrement partiel d'ensembles appliqués au problème de positionnement des trous de forage dans les mines  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La première étape du cycle minier est l'exploration minérale. Dans cette étape, des longs trous de forage sont forés dans les zones de minéralisation pour extraire des échantillons. Les échantillons sont ensuite analysés et un modèle 3D de la distribution des minéraux dans la mine est construit. Puisque le forage coûte très cher, les géologues et ingénieurs miniers tentent de positionner leurs trous d'une façon qui minimise le coût de forage. Par contre, les techniques courantes utilisées pour minimiser le coût de forage sont peu sophistiquées et ne trouvent généralement pas la solution optimale. Dans cette thèse, nous utilisons des techniques de recherche opérationnelle pour résoudre le problème de positionnement des trous de forage dans les mines. Nous modélisons le problème sous forme d'une variante du problème de recouvrement d'ensembles, qui est un problème très populaire en recherche opérationnelle, et résolvons ce problème à l'aide d'algorithmes métaheuristiques, notamment l'algorithme génétique, la recherche locale itérée et la recherche taboue. Pour évaluer l'efficacité de notre approche, nous comparons les solutions trouvées par notre approche aux solutions trouvées par les approches industrielles sur des problèmes réels. Les résultats obtenus montrent que notre approche permet une réduction des coûts de forage allant jusqu'à 35%. Un autre aspect très important de cette thèse est la résolution du problème de recouvrement d'ensembles (SCP) à l'aide de métaheuristiques. Nous proposons une nouvelle formulation du SCP et un nouvel algorithme pour le résoudre. La nouvelle formulation élimine les problèmes de faisabilité et redondances du SCP. Nos expérimentations ont montré que l'algorithme proposé trouve des meilleurs résultats que la majorit (si pas tous) les algorithmes métaheuristiques existants pour le SCP.  ABSTRACT: The first steps in the mining cycle are exploration and feasibility. In the exploration stage, geologists start by estimating the potential locations of mineral deposits.  Then, they drill many long holes inside the mine to extract samples.  The samples are then analyzed and a 3D model representing the distribution of mineralization in the mine is constructed. Because drilling is expensive, geologists and mining engineers try to position their drill holes to cover most potential sites with a minimum amount of drilling.  However, the current techniques used to position the drill holes are inefficient and do not generally find the optimal solution. In this thesis, we use operations research techniques to solve the drill holes placement problem. We model the drill holes placement problem as a variant of the set covering problem (which is a very popular optimization problem) and solve the modelled problem using the combination of multiple metaheuristic algorithms,  namely the genetic algorithm,  iterated local search and tabu search. To evaluate the effectiveness of our approach, we compare the solutions found using our approach to the solutions found by industrial approaches on real world problems. The obtained results show that our approach allow saving up to 35% of drilling cost. Another primary aspect of the thesis is the resolution of the set covering problem (SCP) using metaheuristic approaches. We propose a new formulation of the SCP and a new metaheuristic algorithm to solve it. The new formulation is specially designed for metaheuristic approaches and allows solving the SCP without having to deal with feasibility and set redundancy.  Computational results show that our metaheuristic approach is more effective than most (if not all) metaheuristic approaches for the SCP.


identifier: Fasih, M. (2014). Retinal Image Quality Assessment Using Supervised Classification  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'évaluation de la qualité d'images de la rétine est une étape importante dans le diagnostic automatisé des maladies de l'œil. La précision du diagnostic est dépendante de ce critère, car une mauvaise qualité de l'image peut empêcher l'observation de caractéristiques importantes de l'oeil et des manifestations pathologiques. Un algorithme robuste est donc nécessaire afin d'évaluer la qualité des images dans une base de données. Les méthodes existantes sont généralement basées sur des paramètres de qualité d'image génériques ou des critères structurels. L'évaluation de la qualité de l'image en fonction de paramètres génériques exploite la plupart des paramètres tels que les caractéristiques de contraste, netteté, éclairage, et la texture. Ces méthodes évitent généralement les procédures de segmentation des structures de l'oeil. Le grand avantage de ces méthodes est leur faible complexité de calcul par rapport à celles mises au point sur la base de critères structurels. En revanche, les systèmes basés sur des critères structurels exigent l'identification de structures anatomiques, y compris le disque optique et le réseau vasculaire de la macula. Ces méthodes ont tendance à manquer de robustesse lorsqu'elles traitent des images de mauvaise qualité. Bien que les algorithmes d'évaluation de la qualité de l'image précédemment développé montrent de bonnes performances, ils ont été mis en place sur différentes bases de données en s'appuyant sur des critères différents. Une nouvelle mesure est donc nécessaire. Nous avons développé un algorithme d'évaluation de la qualité de l'image rétinienne basée sur l'extraction de caractéristiques génériques sans segmentation a priori de l'image. La nouveauté de cet algorithme est sa simplicité et son faible coût de calcul, ainsi que sa capacité à s'adapter sur la région d'intérêt locale. Les caractéristiques génériques sont constituées de la netteté locale, le ratio de bordure, les caractéristiques de texture et l'histogramme de couleur. La probabilité cumulée de flou métrique de détection et l'algorithme de codage de longueur variable ont été utilisés pour mesurer la netteté et les caractéristiques texturales, respectivement. Les caractéristiques extraites sont combinés pour évaluer la convenance de l'image à des fins de diagnostic. Basé sur le fait que les experts médicaux se concentrent davantage sur certaines structures anatomiques telles que la macula et le disque optique, nous avons décidé de comparer les approches globales et locales. Un « support vector machine » avec un « kernel » de fonctionsde base radiales a été utilisé comme un classificateur non linéaire afin de classer les images pour les groupes utilisables et non-utilisables. La méthodologie développée a été appliquée sur 100 images avec des tailles différentes classées par un expert médical. L'expert a évalué 50 images comme mesurable et 50 comme non-mesurable. Les résultats indiquent un très bon accord entre les prédictions de l'algorithme proposé et le jugement de l'expert médical: la sensibilité et la spécificité de l'approche locale sont respectivement 94% et 92% alors qu'il était de 87% et 89% pour l'approche globale.  ABSTRACT: Retinal image quality assessment is an important step in automated eye disease diagnosis. Diagnosis accuracy is highly dependent on the quality of retinal images, because poor image quality might prevent the observation of significant eye features and disease manifestations. A robust algorithm is therefore required in order to evaluate the quality of images in a large database. Existing algorithms for estimating the retinal image quality are generally based on generic image quality parameters or structural criteria. Image quality assessment based on generic parameters mostly exploits parameters such as contrast, sharpness, illumination, and texture features. These methods generally avoid eye structure segmentation procedures. The great advantage of these methods is their low computational complexity compared to those developed based on structural criteria. In contrast, systems based on structural criteria require identification of anatomical structures including the optic disc, macula and vascular network. These methods tend to lack in robustness when dealing with poor quality images. Although previously developed image quality assessment algorithms shows good performances, they have been implemented on different databases and relying on different criteria and a new metric is required to be developed. We developed an algorithm for retinal image quality assessment based on the extraction of generic features without images segmentation. The novelty of this algorithm is its simplicity and low computational cost and also its capability to apply on local region of interest associated with retinal images. The generic features consisting of local sharpness, edge ratio, textural features and color histogram were measured. The cumulative probability of blur detection metric and the run-length encoding algorithm were used to measure the sharpness and textural features respectively. The extracted features are combined to evaluate the image suitability for diagnosis purposes. Based on the fact that medical experts focus more on some anatomical structures such as macula and optic disc, we decided to compare global and local approaches. A support vector machine with radial basis functions was used as a nonlinear classifier in order to classify images to gradable and ungradable groups. The developed methodology was applied on 100 images with various sizes graded by a medical expert. The expert evaluated 50 images as gradable and 50 as ungradable. The results indicate a very good agreement between the proposed algorithm's predictions and themedical expert's judgment: the sensitivity and specificity for the local approach are respectively 94% and 92% while it was 87% and 89% for the global approach.


identifier: Wan, A. T. S. (2014). Adaptive Space-Time Finite Element Method in High Temperature Superconductivity  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Cette thèse porte sur le développement d'une méthode d'éléments finis adaptative pour discrétiser un modèle électromagnétique issu du domaine de la supraconductivité à haute température critique. Dans les faits, ce modèle consiste en une version non-linéaire du problème de courants de Foucault classique en électromagnétisme, dans lequel la non-linéarité engendre un état mixte de régions supraconductrices et de régions normales. La méthode développée dans cette thèse peut être appliquée directement à la conception et à l'optimisation de dispositifs supraconducteurs à haute température critique, sans s'y limiter. Le problème mathématique correspondant à ce modèle, que l'on appelle p-rotationnel (p-curl en anglais), est une équation différentielle aux dérivées partielles de type évolutionnaire monotone dont les solutions de la forme faible appartiennent à un espace fonctionnel de Sobolev de type L^p. Étant donnée la présence de singularités dans les solutions, les méthodes numériques développées à ce jour pour résoudre ce probléme se généralisent mal aux domaines 2D et 3D. La principale difficulté provient de l'absence d'estimateur d'erreur qui permettrait un contrôle adaptatif de la finesse du maillage et du pas de temps. Cette thèse présente deux contributions principales. Premièrement, nous avons développé et implémenté une méthode d'éléments finis adaptative basée sur une formulation espace-temps. Afin de faciliter l'adaptivité, nous avons conçu une structure arborescente espace-temps, qui se construit de façon récursive en fonction du raffinement tout en préservant l'irrégularité de premier niveau (1-irregularity) du maillage espace-temps. De plus, nous avons développé un opérateur d'interpolation qui permet de préserver la continuité des degrés de liberté sur les arêtes “sans voisins” (hanging edges). La seconde contribution principale de la thèse est le développement d'un estimateur d'erreur a posteriori basé sur le résidu, et nous avons prouvé mathématiquement sa fiabilité dans le cas semi-discret. Un élément clé de cette preuve fut d'utiliser une nouvelle version de la décomposition d'Helmholtz pour l'espace 〖W_0〗^p (curl;Ω), requis pour démonter une variante de l'orthogonalité de Galerkin. La fiabilité d'une grandeur physique d'intérêt, appelée pertes AC, a aussi été démontrée. Des résultats numériques en 1D et 2D sont aussi présentés dans les cas uniformes et adaptatifs. En bref, cette recherche se distingue des travaux précédents sur le p-rotationnel parce qu'elle se base sur une analyse mathématique théorique rigoureuse pour guider le développement et l'analyse des nouvelles techniques proposées.  ABSTRACT: This thesis is on the development of an adaptive finite element method to discretize a model from high temperature superconductivity. In essence, this model is a nonlinear version of the classical eddy current problem from electromagnetics, where the nonlinear resistivity gives rise to the behaviour of mixed states between normal and superconducting regions. An application for this method is in the design optimization of high temperature superconducting devices. This mathematical problem, which we called the p-curl problem, is an evolutionary monotone-type partial differential equation with weak solutions belonging to a L^p-type Sobolev function space. Due to singularities which arise in the solutions, numerical methods developed for this problem so far have been inefficient to general 2D or 3D domains. The main difficulty has been the lack of error estimator in order to adaptively control the mesh refinement and time-stepping schemes. The primary contributions of this work are two-fold. First, we develop and implement the adaptive finite element method based on a continuous space-time formulation. To facilitate adaptivity, we introduce the space-time simplex tree structure, a recursive refinement procedure to preserve 1-irregularity of the space-time mesh and a local interpolation operator for preserving the continuity of degrees of freedom on hanging edges. Second, we derived residual-based a posteriori error estimators and showed its reliability in the semi-discretization setting. A key ingredient in proving reliability was a new version of the Helmholtz decomposition for 〖W_0〗^p (curl;Ω) necessary in showing a variant of the Galerkin orthogonality. Reliability for a quantity of interest, AC loss, was also proved. Numerical results are shown for the uniform and adaptive discretization in 1D/2D. This research distinguishes itself from previous numerical studies of the p-curl problem because it relies on rigorous mathematical theory to guide the development and analysis of these new techniques.


identifier: Legault, V. (2014). Méthodologie expérimentale pour évaluer les caractéristiques des plateformes graphiques avioniques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans un contexte où l'industrie aéronautique ne cesse d'intensifier le développement de nouvelles fonctionnalités visuellement attrayantes et où le temps de mise en marché doit être le plus court possible, l'étalonnage rapide des performances de traitement graphique dans un environnement avionique certifié devient un enjeu important. Avec cet ouvrage nous voulons démontrer qu'il est possible de déployer une application graphique haute performance sur une plateforme avionique qui utilise des composants graphiques certifiés COTS. De plus, nous souhaitons apporter à la communauté aéronautique une méthodologie leur permettant d'identifier les éléments nécessaires à l'optimisation d'un système graphique en plus de leur fournir des outils servant à mesurer la complexité de ce type d'application et les ressources nécessaires pour dimensionner adéquatement un système graphique en fonction de ses besoins. Actuellement, aucun outil de profilage des performances graphiques dédié aux architectures embarquées critiques n'a encore été proposé. Il nous est donc venu l'idée d'implémenter un banc de test spécialisé qui serait une contribution adaptée et efficace à cette problématique. Notre solution réside dans l'extraction de paramètres graphiques essentiels d'une application héritée pour pouvoir ensuite les utiliser dans une application de génération d'image 3D.  ABSTRACT: Within a context where the aviation industry intensifies the development of new visually appealing features and where time-to-market must be as short as possible, rapid graphics processing benchmarking in a certified avionics environment becomes an important issue. With this work we intend to demonstrate that it is possible to deploy a high-performance graphics application on an avionics platform that uses certified graphical COTS components. Moreover, we would like to bring to the avionics community a methodology which will allow developers to identify the needed elements for graphics system optimisation and provide them tools that can measure the complexity of this type of application and measure the amount of resources to properly scale a graphics system according to their needs. As far as we know, no graphics performance profiling tool dedicated to critical embedded architectures has been proposed. We thus had the idea of implementing a specialized benchmarking tool that would be an appropriate and effective solution to this problem. Our solution resides in the extraction of the key graphics specifications from an inherited application to use them afterwards in a 3D image generation application.


identifier: Haddad, T. (2014). Fabrication and Surface Modification of Poly L-Lactic Acid Nanostructures for Growth Factor Immobilization and Neural Stem Cell Delivery  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les accidents vasculaires cérébraux, le cancer et la maladie d'alzheimer sont les principales causes de décès au Canada. Les lésions nerveuses ou les nerfs endommagés dans le système nerveux central peuvent détruire la qualité de vie des survivants, présentent de grands couts pour la société et peuvent entraîner la mort. Il n'existe actuellement aucun traitement efficace encore pour aider à la régénération des tissus nerveux. Les stratégies de régénération des tissus nerveux ont été étudiées, cependant, de nombreuses limites ont été rencontrées. Par exemple, l'injection directe de cellules souches neuronales dans le système nerveux central a donné lieu à la formation de tumeurs. L'injection directe de facteurs de croissance n'a révélé aucun bénéfice avant sept jours de traitement continu. En outre, l'encapsulation des facteurs de croissance a été précédemment étudiée et possède des inconvénients majeurs. Des limites telles que, la difficulté à maintenir leur livraison à long terme sur une gamme de concentration définie, leur courte demi-vie ainsi qu'une courte distance de migration ont été observées. La production in situ et la distribution de facteur de croissance par l'intermédiaire de cellules telles que les fibroblastes modifiés génétiquement pour exprimer le BDNF ainsi que les cellules fabriquées en coculture ont aussi démontré des inconvénients majeurs. En effet l'immunosuppression était constamment requise et le taux de survie des cellules très faible. Les biomatériaux tels que les hydrogels ont été largement étudiés et présentent des difficultés de manipulations, une faible adhérence, des couts élevés, des difficultés à incorporer des médicaments sur leur structure ainsi que de présenter des difficultés lors de leurs stérilisations. Cette étude vise donc à optimiser les stratégies de régénération des tissus nerveux existants. Les biomatériaux électrofilés ont montré des résultats prometteurs dans la littérature en raison de leur porosité, haut rapport surface-volume, interconnexion des pores ainsi que de leur topographie imitant la matrice extracellulaire (ECM) du cerveau. Ces biomatériaux électrofilés v ont donc été utilisés dans ce projet. Le procédé d'électrofilage a été utilisé dans cette étude afin d'obtenir des fibres dans la gamme nanométrique présentant une topologie à haute porosité, le diamètre des fibres idéales ainsi qu'une résistance mécanique adéquate. L'acide poly lactique-L (PLLA) est étudié dans cette recherche; il s'agit d'un polymère couramment utilisé dans l'ingénierie tissulaire neurale étant donné qu'il est autorisé par la FDA et a été utilisé sous la forme de nanofibres électrofilées. Des études antérieures ont utilisé d'autres protéines pour l'immobilisation tels que la laminine et le collagène. Ces résultats, cependant, n'étaient pas prometteurs et nécessitaient l'addition de facteurs de croissance dans les médias. Par conséquent, dans ce travail, les nanofibres de PLLA électrofilées ont été optimisées par greffage de manière covalente du facteur de croissance épidermique (EGF) puisque EGF a montré des résultats prometteurs dans des études précédentes. Les nanofibres de PLLA électrofilées ont d'abord été fonctionnalisées avec polyallylamine pour introduire des groupes amine. Ensuite, le greffage de l'EGF par l'intermédiaire d'un ester de glycol de bis-N-succinimidyle pentaéthylène (PEG) espaceur est effectué. Le substrat est resté physiquement intact et le diamètre moyen de fibres ainsi que la porosité est restés inchangés après la fonctionnalisation de groupes d'amine. Ceci est en contraste frappant avec les protocoles d'amination se fondant sur un traitement au plasma qui a rapporté une dégradation du PLLA ou aminolyse au moyen de la petite molécule ethlynediamine (EtDA). Des cellules souches d'ingénérie ressemblant à des cellules souches neuronales (NSLC) ont ensuite été ensemencées sur les substrats modifiés et se sont avérées viables jusqu'à 14 jours. Leur prolifération ainsi que leur propagation ont été observées. L'adhérence cellulaire et la prolifération sont supérieures lorsque les substrats ont été greffés avec de l'EGF en comparaison à des substrats qui ont été seulement aminés. Comme témoin positif, la prolifération des NSLC a été caractérisée sur des nanofibres de laminine dans du milieu dépourvu de EGF. Aucune différence significative dans la prolifération des cellules entre les substrats de type EGF greffé et le témoin positif n'a été observée. Par conséquent, ce nouveau biomatériau fonctionnalisé et vi greffé du EGF démontre une adhésion cellulaire efficace, une prolifération ainsi que la viabilité des cellules jusqu'à 14 jours et présente une avenue prometteuse dans le traitement de la régénération de cellules souches.  ABSTRACT: Damaged nerves and nerve injuries in the Central Nervous System (CNS) diminish the quality of life of survivors, are costly to society, and can cause death. Strokes, cancer, and Alzheimer's Disease (AD) are the leading causes of death in Canada. There is currently still no efficient treatment to aid in the neural tissue regeneration of damaged nerve cells. Previous nervous tissue regeneration strategies have been studied, however, many limitations were encountered. For example, direct injection of neural stem cells into the central nervous system (CNS) has resulted in tumor formation. Direct injection of growth factors showed no benefits until after seven days of continuous treatments. Furthermore, the encapsulation of growth factors was previously studied and demonstrated major drawbacks. Some limitations, such as the difficulty to maintain long-term delivery within a defined concentration range, as well as the short half-life of the growth factors and short migration distance were observed. Additionally, the in situ production and delivery of growth factors using cells, such as the transplantation of genetically modified fibroblasts to express BDNF, as well as the co-culturing of cells have also seen some drawbacks. Immune suppression was constantly needed and low cell survival rate was observed. Furthermore, biomaterials such as hydrogels have been widely studied and proved to be difficult to handle and sterilize, load drugs and nutrients, are nonadherent, and expensive. This study thus aims at optimizing existing nervous tissue regeneration strategies. Electrospun biomaterials have shown promising results in literature due to its high porosity, high surface area-to-volume ratio, interconnected pores, and topography that mimic extra cellular matrix (ECM) in the brain. The electrospinning process was used in this study to obtain the desired qualities mentioned, as well as to obtain fibers in the nano-metric range. Poly L-lactic acid (PLLA) is a polymer commonly used in neural tissue engineering, since it is FDA-approved and was used as a form of electrospun nanofibers in this study. Previous studies have used other proteins for immobilization such as laminin and collagen. These results, however, were not promising and most often required the addition of growth factors in the media as well. Therefore, in this work, the electrospun PLLA nanofibers were optimized by covalently grafting epidermal growth factor (EGF) since EGF has shown promising results in previous studies. viii The electrospun PLLA nanofibers were first functionalized with polyallylamine to introduce amine groups, before EGF grafting via a bis-N-succinimidyl-pentaethylene glycol ester (PEG) linker. The substrate remained physically intact, the average fiber diameter (AFD) and porosity also remained unchanged following amine functionalization. This is in stark contrast with amination protocols relying on plasma treatment that has been reported to degrade PLLA or aminolysis using the small molecule ethylenediamine (EtDa). Engineered neural stem-like cells (NSLC) were then seeded onto the modified substrates and were shown to be viable up to 14 days, while proliferating and spreading. Cell adhesion and proliferation was improved when substrates were grafted with EGF, when compared to substrates that were only aminated. As a positive control, NSLC proliferation was also characterized on laminin-coated mats in EGF-free medium where no significant differences in cell proliferation were observed between the EGF-grafted substrates and the positive control. Therefore, this new functionalized and EGF-grafted biomaterial has achieved efficient cell adhesion, proliferation as well as cell viability for up to 14 days and has promising use in stem cell regeneration therapy


identifier: Moussa, M. (2014). Vérification et configuration automatiques de pare-feux par Model Checking et synthèse de contrôleur  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les pare-feux jouent un rôle crucial dans le renforcement de la politique de sécurité d'un réseau. Cependant, leur configuration, qui nécessite souvent l'intervention humaine, est une source majeure de failles de sécurité. Par conséquent, des solutions automatisées sont nécessaires afin de détecter les incohérences de configuration des pare-feux. Dans ce mémoire, nous proposons des approches d'aide à la configuration des pare-feux, basées sur des techniques  formelles  comme  le  model  checking  et  la  synthèse  de  contrôleur. La première approche permet de vérifier par model checking la cohérence des pare-feux vis-a-vis d'un objectif de sécurité et de détecter, le cas échéant, les incohérences. Elle permet notamment de vérifier l'incohérence de croisement de chemins (i.e. si un paquet est rejeté par l'un des pare-feux en direction de sa destination, il ne pourra pas l'atteindre en empruntant un autre chemin). Nous étendons cette approche, en utilisant SMC-UPPAAL, afin d'étudier les performances du réseau en fonction des paramètres de qualité de service tels que le délai d'acheminement des paquets, le délai d'attente et le taux de perte. Cette extension permet, entre autres, de calculer la probabilité qu'un paquet passant par un nœud malicieux soit accepté, la probabilité qu'un nœud tombe en panne, les taux d'acceptation et de rejet de paquets. En outre, nous proposons une approche formelle permettant de configurer formellement les pare-feux privés sur un réseau, conformément à un objectif de sécurité donné, en utilisant la technique de synthèse de contrôleur implémentée par l'outil UPPAAL-TIGA. Par ailleurs, pour atténuer le problème d'explosion combinatoire inhérent au model checking et la synthèse de contrôleur, les approches proposées ici sont basées sur des abstractions. Des études expérimentales sont conduites pour démontrer la performance de ces abstractions.  ABSTRACT: Firewalls play a crucial role in the enforcement of network security policies. However, their configuration, which often requires human intervention, is a major source of security vulnerabilities. Therefore, automated solutions are needed in order to detect firewall configuration inconsistencies. In this master thesis, we propose support approaches of firewall configuration based on formal techniques such as model checking and controller synthesis. The first approach is used to check the firewalls consistency by model checking with respect to a security objective and to detect firewall configuration incoherencies such as cross path incoherence (i.e. if a packet is rejected by a firewall towards its destination, it cannot reach it by taking a different path). We extend this approach, using SMC UPPAAL to study the network performance according to QoS parameters such as end-to-end time routing, latency and loss rate. This extension allows, inter alia, the computation of the probability to accept a packet passing through a malicious node, the probability that a node fails and packets acceptance or rejection rates. In addition, we propose another approach to formally configure private firewalls on a network, according to a given security policy, using the controller synthesis technique implemented in the UPPAAL TIGA tool. Furthermore, to alleviate the problem of combinatorial explosion inherent in model checking and controller synthesis, the approaches proposed here are based on abstractions. Experimental studies were conducted to demonstrate the performance of these abstractions.


identifier: Nleng, C. H. (2014). Modélisation et vérification du flux d'information pour les systèmes orientés objets  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Afin d'assurer la protection de la confidentialité et l'intégrité des systèmes orientés objet, cet article propose une modèle d'étiquettes décentralisées (méfiance mutuelle et sécurité décentralisée) pour le contrôle des flux d'information dans des modèles UML et son intégration dans UML.  Le document présente la syntaxe et la sémantique formelle des modèles UML (les diagrammes de classes, diagrammes d'objets et diagrammes d'états) étendus avec des fonctionnalités supplémentaires qui prennent en charge le contrôle des flux d'information. Il prend en charge la vérification du flux d'information à l'exécution et permet de s'assurer que le système n'admet que des flux d'information légaux. Ainsi des politiques de sécurité flexibles sont définies sur des diagrammes UML juste en les étiquetant. Le contrôle du flot de données et des canaux de transmission est effectué au niveau des diagrammes de classes, diagrammes d'objets et diagrammes d'états. Cela permet de définir le flux d'information lorsque le comportement des objets changent.  ABSTRACT: For protection of the confidentiality and integrity of object-oriented systems, this paper proposes a decentralized label model for control of information flow in UML system models with mutual distrust and decentralized security and its integration into UML. The paper introduces UML (class diagrams, object and statecharts) syntax and formal semantics extensions with additional features that support information flow control.    It supports run-time verification of information flow so that the system model can be certified to permit only admissible information flows. Using this, flexible security policies can be easily defined through UML diagrams just by labelling them. The control of data flows and transmitting channels is performed at the level of Class diagrams, Object diagrams and Statechart diagrams. This allows to define information flow when the behaviour of objects change.


identifier: Sarabchi, F. (2014). Reliable Cognitive Ultra Wideband Communication Systems Under Coexistence Constraints  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La croissance rapide des systèmes de communication sans fil et la rareté du spectre ont motivé les industries et les fournisseurs ouvrant dans le domaine de communication sans fil de développer des stratégies et des technologies de communication qui peuvent utiliser efficacement les ressources spectrales. La réutilisation pacifique du spectre sous-licence et sous-utilisé peut être une solution prometteuse pour certaines initiatives en cours telles que la communication mobile à haut débit, la communication machine-à-machine, et la connectivité WiFi. Un des plus gros facteurs qui empêche l'approche de cette réutilisation de fréquences est l'effet d'environnements bruyants sur les dispositifs coexistent dans la même bande de fréquence. Par conséquent, la demande pour une stratégie de coexistence pacifique entre les utilisateurs du spectre, des défis et des questions techniques qu'elle engêndre, motive notre recherche. Il est à noter que dans cette thèse, nous considérons un système pratique appelé MB-OFDM UWB (en anglais multiband orthogonal frequency division multiplexing ultra wideband) pour donner un aperçu pratique de ce concept. Pour atteindre cet objectif, d'abord nous examinons le problème d'interférence des utilisateurs secondaires sur les utilisateurs principaux. A cet effet, tenant compte d'un système secondaire OFDM, nous proposons des méthodes de mise en forme du spectre pour les applications de transmission à antennes simples et multiples. Nous présentons une technique débit-efficace nommée “Enhanced active interference cancellation (E - AIC)qui est en effet capable de créer des encoches ayant des caractéristiques flexibles. Afin de résoudre le problème de dépassement du spectre causé pas la technique classique-AIC, nous utilisons une approche multi-contraintes qui à son tour cause un problème multi-contrainte de minimisation (en anglais multi-constraint minimization problem, MCMP). Cependant, un nouvel algorithme itératif basé sur la technique SVD (en anglais singular value decomposition) est proposé, permettant ainsi de réduire la complexité de la solution de MCMP. Les résultats de simulation obtenus montrent que la technique E-AIC proposée fournit de meilleures performances en termes de suppression des lobes latéraux avec 0 dB de dépassement, moins de complexité de calcul et moins de perte de débit par rapport aux méthodes AIC précédentes. Quant aux antennes multiples, nous proposons deux nouvelles techniques AIC, qui utilisent l'idée principale des approches de sélection d'antennes d'émission (en anglais transmit antenna selection, TAS). Bien que les résultats montrent que les deux techniques permettent la création d'encoche identique, la technique per-tone TAS-AIC a la plus grande efficacité spectrale. Après avoir obtenu une emission sans interférence pour le système MB-OFDM UWB, nous analysons, modélisons et atténuons le bruit impulsif au récepteur MB-OFDM UWB. Pour ce faire, d'abord, nous proposons un cadre analytique qui décrit les principales caractéristiques d'interférence d'un système à ultra large bande et saut temporel (en anglais time-hopping UWB, TH-UWB) niveau de ces paramètres de signalisation. Les résultats montrent que la distribution d'interférence dépend fortement aux paramètres de saut temporel du système TH-UWB.  ABSTRACT: The rapid growth of wireless communication systems along with the radio spectrum's scarcity and regulatory considerations have put the onus on the wireless industries and service providers to develop wireless communication strategies and technologies that can efficiently utilize the spectral resources. Hence, peaceful reuse of underutilized licensed radio frequencies (by secondary users) can be a promising solution for some ongoing initiatives such as mobile broadband, machine-to-machine applications and WiFi connectivity. One of the biggest factors that prevents the spectrum reusing approach to effectively address the spectrum scarcity, is noisy environments result from coexistence of different devices in the same frequency band. Therefore, the request for a peaceful coexistence strategy between spectrum users, which leads to various challenges, and technical issues, motivates our research. It is worth noting that, in this thesis, we consider a practical system called multiband orthogonal frequency division multiplexing ultra wideband (MB-OFDM UWB) as an underlay system to provide a practical insight into this concept. However, all the obtained results and contributions are applicable to other OFDM-based communication systems. Towards this goal, we first investigate the problem of the interference from secondary users to the primary users. For this purpose, considering an OFDM-based secondary communication system, we propose spectrum-shaping methods for single and multiple transmit antennas applications. For single antenna scenario, we present a throughput-efficient enhanced active interference cancellation (E-AIC) technique, which is indeed capable of creating notches with flexible characteristics. In order to address the spectrum overshoot problem of conventional-AIC techniques, we employed a multi-constraint approach, which leads to a multi-constraint minimization problem (MCMP). Hence, a novel iterative singular value decomposition (SVD) based algorithm is proposed to reduce the complexity of the MCMP's solution. The obtained simulation results show that the proposed enhanced-AIC technique provides higher performance in terms of sidelobes suppression with 0 dB overshoot, less computational complexity and less throughput-loss compared to previous constrained-AIC methods. For multiple transmit antennas, we propose two novel AIC techniques employing main ideas behind bulk and per-tone transmit antenna selection (TAS) approaches. Simulation results show that although both techniques provide identical notch creation, the per-tone TAS-AIC technique has higher spectral efficiency.


identifier: Bolouki, S. (2014). Linear Consensus Algorithms: Structural Properties and Connections with Markov Chains  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Nous considérons un réseau d'agents multiples en interaction, et tel que chaque agent est supposé posséder un état concernant une certaine quantité d'intérêt. Selon le contexte, les états  d'agents peuvent  correspondre  à des opinions, des valeurs, des estimés, des croyances, des positions, des vitesses, etc. Ces états sont mis à jour selon un algorithme ou protocole qui consiste en une règle d'interaction dictant la manière par laquelle les états d'un agent donné influencent ou sont influencés par ceux de ses  voisins. Les voisins sont définis à partir d'un graphe sous-jacent  de communication, ce dernier évoluant dans le temps de manière soit endogène ou exogène.  Un consensus du système est défini comme la convergence de tous les états vers une valeur commune, lorsque le temps croît indéfiniment. La notion de consensus apparaît dans de multiples  domaines de recherche. En biologie, le consensus est lié aux comportements émergents d'un ensemble d'oiseaux en vol, des bancs de poissons, etc. En robotique et en automatique, les problèmes de consensus se présentent lorsque l'on cherche à réaliser la coordination et la coopération d'agents mobiles (ex. robots  et capteurs). Cette question est particulièrement importante dans la mise en réseau de capteurs avec nombreuses applications, soit  en contrôle de l'environnement,  ou dans un contexte militaire. En économie, la recherche de consensus par rapport à un mécanisme commun d'ajustement des prix constitue un autre exemple. En sociologie, l'émergence d'une langue commune dans une société primitive est un comportement collectif au sein d'un système complexe. Un autre comportement limite d'intérêt dans un système est celui où les états, plutôt que de converger vers une seule valeur, se fractionnent en groupes distincts, avec des limites communes dans le groupe mais distinctes d'un groupe à l'autre. Un tel comportement est appelé dans notre thèse, consensus multiple. Dans cette thèse, nous adressons deux objectifs de recherche en relation avec le comportement asymptotique des états d'agents dans un système multi-agent, possédant une dynamique mise à jour via un algorithme distribué de calcul de moyenne, de caractère général, en temps continu ou discret. Le premier objectif visé est celui de l'identification de conditions aussi faibles que possible, pour lesquelles le consensus unique ou multiple est garanti inconditionnellement, c'est-à-dire pour toute valeur du temps initial ou encore des valeurs initiales attribuées aux états. Contrairement au premier objectif centré sur la recherche de convergence inconditionnelle, notre second objectif de recherche est celui de l'identification d'ensembles particuliers de conditions initiales, non triviales toutefois, pour lesquelles un consensus global est possible.  ABSTRACT: We consider a network of multiple interacting agents, whereby each agent is assumed to hold a state regarding a certain quantity of interest. Depending on the context, states may be referred to as opinions, values, estimates, beliefs, positions, velocities, etc. Agent states are updated based on an algorithm or protocol which is an interaction rule specifying the manner in which individual agent states influence and are influenced by neighboring states. Neighbors are defined via an underlying exogenously or endogenously evolving communication graph. Consensus in the system is defined as convergence of all states to a common value, as time grows large. The notion of consensus arises in many research areas. In biology, consensus is linked with the emergent behavior of bird flocks, fish schools, etc. In robotics and control, consensus problems arise when seeking coordination and cooperation of mobile agents (e.g., robots and sensors). This is, particularly, an important issue in sensor networking with wide applications in environmental control, military applications, etc. In economics, seeking an agreement on a common belief in a price system is another example of consensus. In sociology, the emergence of a common language in primitive societies is a collective behavior within a complex system. Another important limiting behavior of the system is one whereby agents, instead of all converging to the same value, separate into multiple clusters with a uniform limiting value within each cluster. Such behavior, in this thesis, is called multiple consensus. In this thesis, we address two research objectives relating to the asymptotic behavior of agent states in a multi-agent system, with dynamics updated via a general distributed averaging algorithm in either continuous time or discrete time. The first issue is that of identifying conditions, as weak as possible, under which consensus or multiple consensus is guaranteed to occur unconditionally, i.e., irrespective of the time or values that states are initialized at. In contrast to the first research objective centered on unconditional consensus, our second research objective is that of identifying sets of particular, yet non-trivial, initial agent conditions such that global consensus occurs. In particular, we are interested in characterizing so-called eminence grise coalitions (EGC): An EGC is a possibly small group of individuals in the network who are, “naturally”, capable of leading the whole group to eventually agree on any desired value, by only choosing their own initial values properly. What is meant by “naturally” is that the group in question does not need to manipulate the nature of the network, and in particular, leaves all the interactions between any two individuals including members of the group themselves untouched. They could be thought of as hidden leaders, not specifically identifiable by title or position, but who hold the potential of perfectly influencing the asymptotic behavior of individuals in the network. In investigating EGCs in a network of opinions, the size of its smallest EGC is the main focus of our analysis.


identifier: Charron-Latour, J. (2014). Facteurs clés d'une démarche d'amélioration continue durable dans les établissements de santé du Québec  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le système de santé québécois doit composer avec plusieurs défis. D'un point de vue économique, il tente de conserver un système public sans hypothéquer tout le budget provincial. Concernant la qualité des soins, la population, aujourd'hui conscientisée, exige davantage de suivis et d'améliorations entre autres en lien avec le nombre d'incidents et les accidents ainsi que l'accessibilité de ces services. Résultat : les établissements de santé commencent à se tourner vers des pratiques industrielles éprouvées comme l'implantation de démarches d'amélioration continue durables via, par exemple, l'implantation des outils Lean. Une revue de la littérature a permis de sélectionner des théories, des observations terrain et des expérimentations empiriques sur les facteurs clés pour encadrer des démarches d'amélioration continue. Tout d'abord, plusieurs textes mentionnent l'importance d'être cohérent entre les caractéristiques de la démarche et celles de l'organisation. Puis, lors du déploiement, il semble nécessaire de formaliser autant les canaux de communication entre les actions terrain que ceux entre gestionnaires ou différents services transversaux. Il faut également soutenir la démarche avec des outils pour identifier, représenter et maintenir les opportunités d'amélioration. Enfin, les auteurs semblent unanimes sur l'importance d'une adhésion active de la part des employés vis-àvis la démarche. Cette adhésion ne semble possible que si les acteurs trouvent la démarche légitime, sont responsabilisés face aux actions qu'ils doivent poser et finalement, sont reconnus pour celles-ci. Pour saisir les différents liens entre les facteurs, un modèle intégré a été construit. De celui-ci découle deux outils de collectes de données : une grille d'observation et un questionnaire d'entrevue. Ces outils ont été testés dans le cadre d'une étude terrain de quatre mois dans un établissement de santé. Celui-ci tentait alors de déployer l'outil 5S dans plus de 100 unités. Par la suite, il a été possible de déterminer l'écart existant entre le modèle proposé à partir de la revue de littérature et les observations terrain pour déterminer les forces et les lacunes de la pratique actuelle dans cet établissement de santé. Deux lacunes ont été constatées. Premièrement, il semble manquer de cohérence entre la vision stratégique de l'établissement et la conception de la démarche, entre autres parce que la démarche n'est pas chapeautée par une structure permanente ayant un nombre suffisant de ressources. De plus, les mesures proposées ne sont pas incluses dans une démarche mais plutôt dans un projet dont la durabilité a postériori n'est pas totalement assurée. Comme deuxième lacune, l'établissement ne semble pas avoir formalisé les méthodes de communication et l'emploi des outils pour faciliter la participation active des employés. Suivant ces résultats d'observations, trois types de recommandations ont été présentés. En premier lieu, une série d'actions à poser pour remédier aux lacunes observées sur le terrain comme la possibilité de créer une routine de communication pour le gestionnaire de l'unité. En deuxième lieu, des recommandations proposent d'améliorer la présente recherche. Par exemple, il serait intéressant de valider scientifiquement l'impact des différents facteurs du modèle proposé sur les extrants attendus en bâtissant un environnement d'expérimentation supporté par un « jeu sérieux ». Troisièmement, quelques recommandations générales sur les pratiques actuelles dans les établissements de santé ont été formulées. L'une d'entre elles porte sur l'importance de considérer l'usager au centre des activités d'un établissement de santé par exemple en l'incluant dans les actions quotidiennes des démarches d'amélioration continue. En considérant cette troisième recommandation, il a semblé pertinent de développer un premier prototype d'application mobile pour supporter les principes clés cités précédemment. L'outil a pour mission de créer un canal de communication entre les usagers et les services publics dans les établissements de santé. Il fut créé en utilisant AppInventor2 et permet, pour le moment, de recueillir les opportunités d'amélioration et de retourner l'état d'avancement de celles-ci. Finalement, plusieurs améliorations ont également été proposées pour améliorer ce premier prototype, dont la possibilité de visualiser ces opportunités sur une carte globale pour comparer le nombre d'améliorations entre chaque établissement. La recherche actuelle contribue en proposant un modèle intégré des facteurs clés d'amélioration continue, des outils de collecte de données ainsi que des recommandations, dont l'une qui a mené à la création d'un prototype d'application mobile. Plusieurs recherches peuvent être entreprises pour valider par exemple l'impact social d'une telle démarche, comme le niveau de stress engendré en simulant la démarche via un « jeu sérieux ». Il serait également intéressant de poursuivre l'application mobile pour supporter et rendre tangible aux yeux des établissements de santé les notions de cette recherche.  ABSTRACT: Quebec healthcare system deals with many challenges. From a financial point of view, the government have been working on ways to control the cost of the operations. The system is also challenged to improve the quality of the work done. For example, healthcare institutes are looking for ways to reduce accidents and incidents and to increase the accessibility. For many hospitals, the proper way to meet these challenges is to use industrial technics as sustainable continuous improvement approaches by using, for example, Lean tools. A literature review has been done to gather more information on the critical success factors of continuous improvement approach using theories, case studies and empirical researches. First, many authors have mentioned the importance to be consistent between the organisational characteristics and the design of the approach. Second, during the rollout, it seems important to formalise the communication channels: firstly between the manager and his team, and secondly between every departments. Another critical success factor is to use tools to identify, represent and sustain improvement opportunities. Finally, many texts mentioned the importance of a center approach where every employee is an active part of the improvement process. This adhesion seems only possible if the employees understand the reasons and can see the future positive impacts on their daily work, if they know their roles in it and they are recognized for their actions. To understand the link between the different factors, an integrated scheme and two tools, an observation checklist and interview questionnaire, has been built. These tools have been used to analyse the deployment of a project, implementation of a 5S, in more than 100 units of a hospital from October 2013 to February 2014. Thereafter, it was possible to analyse the gap between the theoretical scheme based on the literature review and the practical experience and identify the strengths and the weaknesses of the actual practices of hospitals' environment. Two major gaps have been founded. First gap : healthcare organisation doesn't seem to be consistent between her strategic vision and the conception of the approach. For example, there is no permanent group who have enough human resources to be able to supervise carefully the continuous improvement approach. Also, continuous improvement is normally view as a project that, by definition, has a beginning and an end instead of an approach where it's always possible to improve, in other words, with no real ending. The second gap is that healthcare organisations don't seem to formalise the communication channels and, accordingly, it's difficult to make the employees and the users actively part of the approach. Subsequently, these observations have been translated into three recommendations. First of all, different specific actions have been proposed to the hospitals as to create a communication routine for the manager every day. Second, another recommendation suggests to improve the research by initiating an empirical research to study the impact of every key factor on the expected outputs through a “serious game”. Last recommendations concern the difficulty to place the users in the center of the improvement process as suggested by the Lean methods. With this last recommendation in mind, it seems interesting to develop a mobile application prototype to answer the problem and to support the key factors mentioned before. This tool has been created easily on AppInventor, an Open source development environment. This way, it is possible to create a real communication channel between users and the public organisations like hospitals. In practical terms, for the moment, the user can use the application to mention an improvement idea, join a picture and, finally, follow the status of it. The information is stocked in an online database. On the future version of this application, it could be interesting to visualise those ideas on a map to see the number of improvement ideas treated by every organisation and compare their efficiency. This research contributed to document continuous improvement approaches in Quebec's healthcare system by defining an integrated scheme, tools to collect data on the approaches and a number of solutions to improve actual technics such as a mobile application. Other studies could be done to validate outputs, for example social impacts, and this could be possible using a “serious game”. It could be also interesting to improve the mobile application prototype and to test it in real environment.


identifier: Caron, C. (2014). Étude exploratoire de l'optimisation combinée des routes et du chargement des camions chez Le Groupe Distribution Toiture Mauricienne  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Cette présente étude fait l'analyse d'un problème de transport qui se heurte à une réalité unique et bien complexe non résolue à ce jour par aucune solution dans la littérature. Il s'agit du problème d'optimisation de la définition des routes et du chargement des camions chez Groupe Distribution Toiture Mauricienne. Cette entreprise œuvre dans la production de charpentes de maisons à travers le Québec. Ce problème de transport devra être imbriqué à celui de l'allocation des bons de fabrication en usines pour obtenir des résultats profitables, requis par son caractère unique. Afin d'explorer l'intégration d'un outil d'aide à la planification comme solution avantageuse pour supporter le problème de transport ici étudié, une analyse des processus actuels de planification et de ses contraintes sera détaillée afin d'explorer rigoureusement cette nouvelle problématique de transport et sa réalité.  Puis, une analyse des besoins en information déterminera une nouvelle fenêtre de temps pour la planification. Suite à une fastidieuse collecte de données, ces dernières ont été entre autres analysées au niveau des chargements des remorques. L'analyse historique des chargements effectués pointe de premières limites qui permettent de définir les contraintes de capacité des remorques. Finalement, un nouveau processus de planification sera modélisé et comparé au processus actuel. Ensuite, une réingénierie des processus de gestion des informations est proposée pour répondre aux besoins de ce nouveau processus de planification. Enfin, une stratégie de développement d'un outil d'aide à la planification est avancée et propose l'interaction entre le raisonnement logique humain et la puissance des algorithmes de résolution. Cette stratégie d'amélioration propose également un processus d'apprentissage à cette interaction humain-ordinateur.  ABSTRACT: This study makes the analysis of a transport problem which collides to a unique and complex reality which hasn't been resolved by any literature's solutions as per today. It is an optimisation problem of road definition and loading of trailers for Groupe Distribution Toiture Mauricienne. GDTM works in production of house frame all around the province of Quebec. This transport problem has to be imbricated to the allocation jobs problem to obtain profitable results because of its unique character. To explore the integration of a planning support tool as an attractive solution to support this transport problem, an analysis of actual planning process and its constraints has been detailed to explore rigorously this new problem transport and its reality. Then, an analysis of information needs will determinate a new planning time window. After a tedious data collect, those data has been, inter alia, analysed concerning loading of trailers. The historical analysis of loading shows first limits to the trailers' capacity. Finally, a new planning process is modeled and compared to the actual process. Then, a process reengineering of information management is proposed to meet needs of this new planning process. At last, a development strategy for a planning support tool is advanced and proposes the integration of human reasoning to the power of resolution algorithms. This improvement strategy also proposes a learning process to this integration of human and computer.