identifier: Leuliet, A. (2014). Nouvelles coupes pour le problème de tournées de véhicule avec demandes stochastiques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: the planned route. This recourse action is commonly referred to as the simple recourse. A preliminary step to the resolution consists in relaxing the model by temporarily removing To identify violated cuts, we developped heuristic separation procedures based on one principle. Their purpose is to construct cuts by increasing iteratively the size of the involved variables set until the associated lower bound is enough to form a violated cut. Finally, we produce numerical experiments involving a rich set of instances which prove the efficiency of our work as 13 new instances from the literature could be solved to optimality in less than 10000 seconds. Moreover, we reduce the computing times of the solved instances by 30% on average.  ABSTRACT: ABSTRACT : In this master's thesis, we intend to solve the vehicle routing problem with stochastic demands by means of an integer L-shaped algorithm. We use lower bounding functionals (LBF) to speed up the resolution process. The problem is similar to classic vehicle routing problems, except that customer demands are random variables which values are only revealed when they are visited. These variables follow a normal distribution and are independantly and equally distributed. The problem is formulated as an integer two-stages stochastic programming model. The first stage decision variables are used to define a priori routes designed to minimize the total expected recourse cost. Each time a vehicle reaches a client, if his demand can't be fully served then a failure is said to occur. In such a situation, second-stage decisions are made and consist in returning to the depot to load or unload goods and going back to the current client to resume the planned route. This recourse action is commonly referred to as the simple recourse. A preliminary step to the resolution consists in relaxing the model by temporarily removing To identify violated cuts, we developped heuristic separation procedures based on one principle. Their purpose is to construct cuts by increasing iteratively the size of the involved variables set until the associated lower bound is enough to form a violated cut. Finally, we produce numerical experiments involving a rich set of instances which prove the efficiency of our work as 13 new instances from the literature could be solved to optimality in less than 10000 seconds. Moreover, we reduce the computing times of the solved instances by 30% on average.


identifier: Salvi, G. (2014). Analyse biomécanique d'ostéotomies de Ponte et de soustraction pédiculaire pour la correction chirurgicale de déformations cyphotiques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: L'hypercyphose est une déformation de la colonne vertébrale qui se manifeste à travers un dos rond et une augmentation de la courbure thoracique (cyphose thoracique > 40°) qui peut nécessiter un traitement chirurgical si la déformation est très sévère et rigide. Dans le contexte de la chirurgie d'instrumentation, les ostéotomies de la colonne vertébrale sont des techniques chirurgicales qui prévoient une résection plus ou moins extensive des éléments osseux et ligamentaires afin d'augmenter la flexibilité du rachis et de permettre la correction des déformations cyphotiques. Les ostéotomies peuvent être classifiées sur la base de la résection osseuse requise et sur leur potentiel de correction. Parmi les différents types, l'ostéotomie de Ponte (OP) prévoit l'ablation des éléments du complexe ligamentaire postérieur et une facetectomie bilatérale et permet une correction limitée, allant de 5° à 15° par niveau. Cependant, l'OP est rarement utilisée sur un niveau isolé et elle est plus souvent réalisée sur plusieurs unités fonctionnelles adjacentes. L'ostéotomie de soustraction pédiculaire (OSP) requiert l'enlèvement des éléments osseux de la colonne postérieure et des pédicules ainsi que d'un coin d'os du corps vertébral. Dépendamment de la résection osseuse réalisée et de la région du rachis ostéotomisée, on peut atteindre une correction de 25° avec une OSP thoracique et de 35° avec une OSP lombaire. Nonobstant l'efficacité de ces techniques, des études cliniques ont montré qu'en présence d'une ostéotomie, le risque de complications augmente de façon significative, incluant le bris des tiges et l'arrachement de vis. Malgré un grand nombre de publications cliniques, un nombre très limité de publications a abordé la biomécanique tridimensionnelle des ostéotomies dans le but de diminuer leur échec. Cette étude vise donc à analyser et comparer la biomécanique tridimensionnelle d'ostéotomies de Ponte et de soustraction pédiculaire pour le traitement chirurgical des déformations cyphotiques de la colonne vertébrale. En particulier, la question de recherche à la quelle ce projet de recherche veut répondre est la suivante: “Quelle stratégie avec ostéotomies de Ponte ou de soustraction pédiculaire permet de minimiser les efforts sur l'instrumentation et maximiser la stabilité (forces de compression) dans la colonne vertébrale au niveau du site d'ostéotomie?”. Dans un premier temps, un modèle biomécanique multi-corps flexible personnalisé de la colonne vertébrale et du bassin de sept cas chirurgicaux (cyphose thoracique > 70°) avec un diagnostic de  ABSTRACT: Hyperkyphosis is a spinal deformation, which manifests itself through a round back and an increase in the thoracic curvature (thoracic kyphosis > 40°). It may need surgical treatment if the deformation is severe and rigid. In the context of instrumentation surgery, spinal osteotomies are surgical techniques that require different extents of bone and ligament removal to both increase the flexibility of the spine and allow correction of kyphotic deformities. Spinal osteotomies are classified on the basis of the resection they require and the relative correction potential. Among the different types, the Ponte osteotomy (PO) involves the ablation of the ligaments of the posterior complex and a bilateral facetectomy. It allows a limited amount of correction, ranging from 5° to 15° per level. Nevertheless, this kind of osteotomy is rarely used on a single level and it is more often applied to multiple adjacent vertebrae, thus allowing a greater correction. The pedicle subtraction osteotomy (PSO) is another type of osteotomy requiring the removal of the bony and ligamentous elements belonging to the posterior column, both pedicles and a wedge of bone from the vertebral body of the osteotomized vertebra. Depending on the resection and spinal region, the achievable correction ranges from 25° (thoracic PSO) to 35° (lumbar PSO). Despite the efficacy of these techniques, clinical studies have shown that the complication rate, including instrumentation failure and screw loosening, significantly increases when osteotomies are performed. Several clinical publications have investigated this topic, but very few have studied the 3D biomechanics of osteotomies in order to decrease their failure rate. Therefore, the objective of this study is to analyze and compare the 3D biomechanics of Ponte and pedicle subtraction osteotomies for the surgical treatment of kyphotic deformities. This project aims to answer to the following research question: “Which surgical strategy with Ponte or pedicle subtraction osteotomies allows minimizing the efforts in the instrumentation and increasing the stability (vertebral compressive force) at the osteotomy site after surgical correction of kyphotic deformities?”. Initially, a flexible multi-body model of the vertebral column and the pelvis, personalized from the data of seven hyperkyphotic cases (thoracic kyphosis > 70°) diagnosed with Scheuermann's disease or post-laminectomy kyphosis, was developed. Subsequently, the Ponte and pedicle subtraction osteotomies were modeled based on their double function: mechanical (reduction of


identifier: Ferdosi, B. (2014). A Numerical Investigation of the Seismic Response of Tailings Impoundments Reinforced with Waste Rock Inclusions  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La fréquence de rupture des digues de parcs à résidus miniers est beaucoup plus élevée, par un facteur de 10, que celle des ouvrages de retenue d'eau conventionnels, avec 2 à 3 événements majeurs se produisant annuellement surtout le monde. Une des conséquences de ces ruptures (avec brèche) est l'écoulement de résidus liquéfié. Ces écoulements (ou épanchements) sont responsables de pertes de vie, de dommages à l'environnement et de coûts financiers considérables; ils représentent à cet égard un des principaux risques liés aux opérations minières. Les résidus miniers produits par les mines en roches dures sont particulièrement susceptibles à la liquéfaction (i.e. un perte quasi-complète de résistance due à un chargement dynamique ou statique), pouvant alors causer une rupture (p. ex. durant un séisme) ou être une conséquence de la rupture (p. ex. suite à une défaillance de la fondation qui réduit le confinement). Aubertin et al. (2002b) ont proposé d'ajouter des inclusions de roches stériles dans les parcs à résidus, conjointement avec la déposition des rejets de concentrateur, afin d'améliorer leur performance environnementale et géotechnique. La roche stérile est ainsi placée de façon à créer des inclusions continues le long des orientations prédéfinies dans le parc. Il a alors été postulé que ces inclusions pourraient induire divers bénéfices, notamment en accélérant la consolidation des résidus et en agissant comme renforcement pour mieux résister aux sollicitations statiques et sismiques.  ABSTRACT: The rate of failure of tailings impoundments is much larger, by a factor of about 10, than that of conventional water retention dams, occurring at a rate of about 2 to 3 per year worldwide. A primary consequence of the failure of a tailings impoundment is the flow of liquefied tailings. Such flows have been responsible for considerable loss of life, environmental damages and economic costs and represent one of the major risks associated with mining. Tailings, specifically those from hard rock mines, are particularly susceptible to liquefaction (a significant loss of shear strength) that can cause failure of the retention dyke and the release of liquefied tailings. Tailings liquefaction can be induced in dynamic loads, such as earthquakes, or static loads, such as dyke raising, erosion (loss of confining stress) or foundation movement. Aubertin et al. (2002b) considered placing waste rock in tailings impoundments in tandem with tailings deposition to improve the environmental and geotechnical performance of the impoundments. The waste rock would be placed to create relatively narrow, continuous inclusions along planned routes in the impoundment. It was postulated that these waste rock inclusions would provide a number of benefits, particularly by accelerating the consolidation of the tailings and acting to reinforce the impoundment with respect to static and seismic loads.


identifier: Seif, R. (2014). Statistical Analysis of Machining Processes of Composite Materials  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le perçage dans les matériaux composites constitue un prérequis essentiel pour faciliter leur assemblage. L'un des principaux défis en matière de perçage est de fournir une excellente finition du produit et de minimiser les coûts de production. L'objectif de ce mémoire est d'étudier la relation entre la vitesse d'avance/vitesse de rotation et les caractéristiques de qualité du processus de perçage définies par: le délaminage à l'entrée et la sortie, la rugosité de la surface, l'erreur du diamètre à l'entrée et la sortie, et la circularité à l'entrée et la sortie. En outre, trois variables mesurables, non contrôlables par l'opérateur, (force de poussée, force de découpe et moment de torsion) sont analysées afin de comprendre comment ils réagissent au changement de la vitesse d'avance et de rotation, ainsi que la façon dont ils affectent les caractéristiques de qualité. Les méthodes de régression linéaire, linéaire multiple et non linéaire sont développées pour comprendre l'effet et l'importance de chaque variable d'entrée sur les caractéristiques de qualité du processus. Ce mémoire présente la collecte de données faite durant le perçage, leur modélisation mathématique et leur analyse statistique. En plus, le rôle et l'implication de chaque caractéristique de qualité dans le processus de perçage sont documentés. La méthode de régression linéaire multiple a démontré des bons résultats dans le cas des variables suivantes: force de poussée, force de découpe, moment de torsion, délaminage à l'entrée et sorite. Cette application n'est pas recommandée pour l'analyse ainsi que la prédiction des autres variables. De plus, les résultats indiquent d'une part que la vitesse d'avance a énormément d'impact sur toutes les variables de sorties étudiées, y compris les variables mesurables, à l'exception de la circularité à l'entrée. D'autre part, l'impact de la vitesse de rotation s'est avéré significatif sur les variables suivantes: la force de poussée, le délaminage à la sortie, l'erreur de diamètre à l'entrée et la sortie et la circularité à la sortie. Ainsi, dans le but de combiner les variables d'entrées avec les variables mesurables, l'application de l'analyse de covariance est développée, mais les résultats se sont avérés non concluants en raison de la forte corrélation présente entre les variables d'entrée. Par conséquent, la méthode de covariance est incohérente et non valable dans le processus du perçage. En conclusion, les résultats établissent un modèle de prédiction mathématique qui explique et surtout quantifier l'influence des variables d'entrée sur les caractéristiques de qualité du processus de perçage. Cette étude démontre également comment ces variables sont reliées et corrélées entre eux.  ABSTRACT: Hole drilling in composite materials is an essential requirement in facilitating their assembly. One of the main challenges in drilling is providing an excellent product finish and achieving cost effectiveness. The purpose of this dissertation is to investigate the relationship between the feed rate/spindle speed and the drilling quality characteristics as defined by: delamination at entry, delamination at exit, surface roughness, diameter at entry, diameter at exit, circularity at entry and circularity at exit. Also, three measurable variables (thrust force, cutting force and torque) are analyzed to understand how they relate to the feed rate and the spindle speed as well as how they affect the other quality characteristics. Multiple linear and nonlinear regression techniques are used to understand the effect and the importance of each input variable on the quality outputs. Data collection, mathematical modeling and statistical analysis were utilized in this dissertation. Furthermore, the role of each quality characteristics in drilling process is documented as well as the measurable variables. Results show that the multiple regression models showed significance in a subset of the outputs (thrust force, cutting force, torque, delamination at entry and delamination at exit) and proved insignificant on the study of the other drilling quality characteristics. The results also indicate that of all the variables studied including the measurable variables, the feed rate appeared to be the most significant on the outputs except for the circularity at entry. On the other hand, the spindle speed was shown to impact significantly the following variables: trust force, delamination at exit, diameter error at exit and entry, and circularity at exit. Furthermore, the application ANCOVA methodology is investigated on the drilling outputs but it provided inconclusive results due to strong correlation among the input variables.  Therefore, the ANCOVA methodology was deemed not suitable in the study of this drilling process. In conclusion, the results establish a mathematical prediction model that explains and more importantly quantifies the influence of the various variables (inputs) on the quality characteristics of the drilling process (outputs). This novel model also demonstrates how these variables are related amongst each other.


identifier: Medini, S. (2014). Concepts Extraction from Execution Traces  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'identification de concepts est l'activité qui permet de trouver et localiser l'implémentation d'une fonctionnalité d'un logiciel dans le code source. L'identification de concepts permet d'aider les développeurs à comprendre les programmes et de minimiser l'effort de maintenance et d'évolution des logiciels. Dans la littérature, plusieurs approches statiques, dynamiques et hybrides pour l'identification des concepts ont été proposées. Les deux types statiques et dynamiques ont des avantages et des inconvénients et se complètent mutuellement en approches hybrides. Par conséquent, de nombreux travaux récents ont porté sur des approches hybrides pour améliorer les performances en terme de temps et de précision du processus d'identification de concepts. De plus, les traces d'exécution sont souvent trop larges (en termes de nombre de méthodes invoquées) et elles ne peuvent pas être utilisées directement par les développeurs pour les activités de maintenance. Dans cette thèse, nous proposons d'extraire l'ensemble des concepts des traces d'exécution en se basant sur des approches hybrides. En effet durant la maintenance d'un logiciel, les développeurs cherchent à trouver et à comprendre le(s) segment(s) qui implémente(nt) le concept à maintenir au lieu d'analyser en détails toute la trace d'exécution. L'extraction de concepts facilite les tâches de maintenance et d'évolution des logiciels en guidant les développeurs sur les segments qui implémentent les concepts à maintenir et ainsi réduire le nombre de méthodes à analyser. Nous proposons une approche basée sur la programmation dynamique qui divise la trace d'exécution en segments qui représentent des concepts. Chaque segment implémente un et un seul concept et est défini comme une liste ordonnée des méthodes invoquées, c'est-à-dire une partie de la trace d'exécution. Un concept peut être implémenté par un ou plusieurs segments. Ensuite, nous proposons une nouvelle approche (SCAN) pour attacher des étiquettes aux segments de la trace d'exécution. Nous utilisons la recherche d'information (IR) pour extraire une étiquette formée par des mots clés qui définissent le concept implémenté par un segment. Les étiquettes permettent aux développeurs d'avoir une idée du concept implémenté par les méthodes du segment et de choisir les segments qui implémentent les concepts à maintenir. Les segments qui implémentent les concepts à maintenir peuvent être de larges tailles en terme de nombre de méthodes invoquées et ainsi difficiles à comprendre. Nous proposons de diminuer la taille des segments en gardant juste les plus importantes méthodes invoquées. Nous réalisons des expériences pour évaluer si des participants produisent des étiquettes différentes lorsqu'on leur fournit une quantité différente d'informations sur les segments. Nous montrons qu'on conserve 50% ou plus des termes des étiquettes fournies par les participants tout en réduisant considérablement la quantité d'informations, jusqu'à 92% des segments, que les participants doivent traiter pour comprendre un segment. Enfin, nous étudions la précision et le rappel des étiquettes générées automatiquement par SCAN. Nous montrons que SCAN attribue automatiquement des étiquettes avec une précision moyenne de 69% et de un rappel moyen de 63%, par rapport aux étiquettes manuelles produites par au moins deux participants. L'approche SCAN propose aussi l'identification des relations entre les segments d'une même trace d'exécution. Ces relations fournissent une présentation globale et de haut niveau des concepts misent en œuvre dans une trace d'exécution. Ceci permet aux développeurs de comprendre la trace d'exécution en découvrant les méthodes et invocations communes entre les segments. Nous montrons que SCAN identifie les relations entre les segments avec une précision supérieure à 75% dans la plupart des logiciels étudiés. À la fin de cette thèse, nous étudions l'utilité de la segmentation automatique des traces d'exécution et l'affectation des étiquettes durant les tâches d'identification des concepts. Nous prouvons que SCAN est une technique qui supporte les tâches d'identification de concepts. Nous démontrons que l'extraction de l'ensemble des concepts des traces d'exécution présentée dans cette thèse guide les développeurs vers les segments qui implémentent les concepts à maintenir et ainsi réduire le nombre de méthodes à analyser.  ABSTRACT: Concept location is the task of locating and identifying concepts into code region. Concept location is fundamental to program comprehension, software maintenance, and evolution. Different static, dynamic, and hybrid approaches for concept location exist in the literature. Both static and dynamic approaches have advantages and limitations and they complement each other. Therefore, recent works focused on hybrid approaches to improve the performance in time as well as the accuracy of the concept location process. In addition, execution traces are often overly large (in terms of method calls) and they cannot be used directly by developers for program comprehension activities, in general, and concept location, in particular. In this dissertation, we extract the set of concepts exercised in an execution trace based on hybrid approaches. Indeed, during maintenance tasks, developers generally seek to identify and understand some segments of the trace that implement concepts of interest rather than to analyse in-depth the entire execution trace. Concept location facilitates maintenance tasks by guiding developers towards segments that implement concepts to maintain and reducing the number of methods to investigate using execution traces. We propose an approach built upon a dynamic programming algorithm to split an execution trace into segments representing concepts. A segment implements one concept and it is defined as an ordered list of the invoked methods, i.e., a part of the execution trace. A concept may be implemented by one or more segments. Then, we propose SCAN, an approach to assign labels to the identified segments. We uses information retrieval methods to extract labels that consist of a set of words defining the concept implemented by a segment. The labels allow developers to have a global idea of the concept implemented by the segment and identify the segments implementing the concept to maintain. Although the segments implementing the concept to maintain are smaller than the execution traces, some of them are still very large (in terms of method calls). It is difficult to understand a segment with a large size. To help developers to understand a very large segment, we propose to characterise a segment using only the most relevant method calls. Then, we perform an experiment to evaluate the performances of SCAN approach. We investigate whether participants produce different labels when provided with different amount of information on a segment. We show that 50% or more of the terms of labels provided by participants are preserved while drastically reducing, up to 92%, the amount of information that participants must process to understand a segment. Finally, we study the precision and recall of labels that are automatically generated by SCAN. We show that SCAN automatically assigns labels with an average precision and recall of 69% and 63%, respectively, when compared to manual labels produced by merging the labels of at least two participants. SCAN also identifies the relations among execution trace segments. These relations provide a high-level presentation of the concepts implemented in an execution trace. The latter allows developers to understand the execution trace content by discovering commonalities between segments. Results show also that SCAN identifies relations among segments with an overall precision greater than 75% in the majority of the programs. Finally, we evaluate the usefulness of the automatic segmentation of execution traces and assigning labels in the context of concept location. We show that SCAN support concept location tasks if used as a standalone technique. The obtained results guide developers on segments that implement the concepts to maintain and thus reduce the number of methods to analyse.


identifier: Talantikit, M. (2014). Effets antibactériens des nanoparticules de cuivre, oxyde de cuivre et oxyde de fer  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'augmentation de la longévité de la population occidentale induit une augmentation de l'utilisation des implants médicaux. Ces implants peuvent être contaminés par des bactéries résistantes causant l'apparition d'infections nosocomiales (IN) qui sont aujourd'hui un problème clinique majeur. Le traitement commun contre les bactéries est l'utilisation d'antibiotiques due à leur rapidité et efficacité. Cependant, un trop long contact des bactéries aux antibiotiques a causé la résistance de ces dernières. Ajoutant à ce problème, les bactéries ont la capacité de former un biofilm (couche protectrice) lorsqu'elles se trouvent dans un certain environnement. Les bactéries en biofilm sont très difficiles à détruire et la sécrétion d'une matrice de polysaccharides rend presque impossible l'accès des antibiotiques. Les nanoparticules sont connues pour leur toxicité antibactérienne, mais déterminer la meilleure nanoparticule pour des applications biomédicales et qui ait un effet antibactérien élevé est compliqué. L'objectif général à long terme vise à développer des ‘'nano-biotiques'' afin de prévenir les infections nosocomiales liées à l'implantation chirurgicale. Dans ce projet, nous avons évalué in vitro l'effet antibactérien des nanoparticules (cuivre, oxyde de cuivre, nanoparticules superparamagnétiques d'oxyde de fer et nanoparticules superparamagnétiques d'oxyde de fer couplées au monoxyde d'azote (NO) sur des bactéries. Des caractérisations physico-chimiques des différentes nanoparticules et microparticules ont été effectuées pour déterminer leur taille et leur composition, et leur chimie de surface à l'aide de méthodes comme TEM, FTIR et XRD. Différents paramètres jouent un rôle important dans la toxicité des particules. Dans un premier temps, nous avons adapté les tests microbiologiques pour pouvoir étudier la biotoxicité des nanoparticules. Par la suite, la toxicité des nanoparticules de cuivre pur et d'oxyde de cuivre sur les bactéries (S.aureus et E.coli) a été étudiée pour déterminer l'importance de la composition des nanoparticules sur la toxicité. La taille est aussi un paramètre important, c'est pour cela que nous avons étudié l'effet antibactérien de microparticules et de nanoparticules de cuivre. La toxicité bactérienne des nanoparticules superparamagnétiques d'oxyde de fer, qui serviront de vecteurs magnétiques pour délivrer le NO (molécule antibactérienne) de façon contrôlée, a aussi été étudiée. En effet, une fois le NO libéré, ces nanoparticules magnétiques vont continuer à agir sur les bactéries. Finalement, les  ABSTRACT: Population longevity tends to increase in occidental countries inducing an increment in medical implants use. Resistant bacteria may contaminate those implants causing nosocomial infections. Common treatment for bacteria is antibiotic, used mainly for their speed and efficacy. An overuse of antibiotics induced bacteria to be resistant to them. Adding to this issue, when bacteria are in a certain environment, bacteria tend to communicate between themselves and create a biofilm (protective layer). Polysaccharides forming the biofilm don't allow antibiotics to penetrate inside the biofilm. Bacteria in a biofilm are extremely hard to kill. An alternative to resolve all those issues is to use nanoparticles as antimicrobial agents. They are known to have antibacterial effect. But the The main objective is to study the effects develop “nano-biotics” that can prevent nosocomial infections due to surgical implants. In this project, we evaluated in vitro antibacterial effects of some nanoparticles (copper, copper oxide, superparamagnetic iron oxide, and superparamagnetic iron oxide coupled with nitric oxide (NO) on bacteria. Nanoparticles and microparticles characterizations have been done to determine their size, their composition and their surface chemistry using TEM and FTIR. Different parameters play a crucial role in antibacterial toxicity of particles. First, we adapted microbiological tests to elucidate nanoparticles biotoxicity. Then, pure copper and copper oxide nanoparticles have been studied to determine the importance of nanoparticles composition in toxicity. Size is another important parameter, explaining our interest to study both copper micro and nanoparticles on bacteria (S.aureus and E.coli). Bacterial toxicity of superparamagnetic iron oxide nanoparticles, used as a magnetic vehicle to deliver NO (antibacterial molecule), has been studied. Once NO is delivered, iron oxide nanoparticles still react with bacteria. Finally, copper and copper oxide nanoparticles were in contact with S.aureus biofilm to see their effect and the difference with planktonic bacteria. Our nanoparticles characterizations of copper shows that these nanoparticles are not completely pure but a thin oxide layer at their surface forms, which can lower their toxicity. Our results on the importance of particles size, confirm what was seen in the literature. Nanoparticles seems to be more toxic than microparticles. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles results, alone, don't show a big antibacterial effect. Preliminary tests were done on NO coupled


identifier: Falaknaz, N. (2014). Analysis of the Geomechanical Behavior of Two Adjacent Backfilled Stopes Based on Two and Three Dimensional Numerical Simulations  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'industrie minière génère de grandes quantités de rejets qui peuvent être utilisés dans des chantiers souterrains pour contrôler les mouvements du massif rocheux et fournir un lieu de travail plus sûr pour les mineurs et les équipements. La compréhension du comportement mécanique de ces matériaux est une question cruciale pour prévenir les instabilités et réduire les risques. Il est important d'évaluer l'état des contraintes dans ces chantiers pour assurer une application sécuritaire du remblai. Au cours des dernières années, beaucoup de travail a été réalisé afin d'évaluer les contraintes dans les chantiers remblayés uniques (isolés). La distribution des contraintes dans les chantiers uniques a notamment été analysée en fonction des paramètres de résistance au cisaillement du remblai, de la géométrie du chantier, des pressions interstitielle de l'eau et des conditions de remplissage. A ce jour, l'analyse du comportement du remblai n'a pas pris en compte l'effet de l'excavation d'ouvertures multiples, qui peuvent influencer l'ampleur et la distribution des contraintes, des déformations et des déplacements de la paroi. La plupart des études ont également considéré la masse rocheuse comme un matériau élastique, ce qui ne reflète pas bien sa réponse réelle.  ABSTRACT: The mining industry generates large amount of waste materials which can be used in underground stopes to control ground movement and provide a safer work place for workers and equipments. Understanding of the mechanical behavior of these materials is a critical issue to prevent problem risks. It is important to assess the stress state in these stopes to ensure safe application of the backfill. In recent years, much work has been conducted to evaluate the stresses in single backfilled stopes. To date most research has focused on analyzing the behavior of backfill in isolated stopes without taking into account the effect of the excavation of two adjacent openings. However, reaction of neighboring stope, can influence the magnitude and distribution pattern of stresses, wall displacements and strain within an existing backfilled stope.


identifier: Bélair, T. (2014). Identification de la relation sémantique sous-jacente des noms composés  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les descriptions de produits d'inventaire, dans l'industrie d'importation/exportation, comptent beaucoup de noms composés, des paires de noms ayant une signification particulière. Nous pourrions mieux comprendre la description, et classer le produit, s'il était possible de comprendre les noms composés dans leur ensemble : deux noms et une relation qui les relie, implicite. Par exemple, le nom composé olive oil peut être interprété avec la paraphrase oil that comes from olive, qui rend explicite la relation de provenance entre olive et oil. Selon Levi (Levi, 1978), douze relations sémantiques sont possibles pour un nom composé. Dans cette recherche, nous reproduisons presque en totalité l'expérience de Nakov (Nakov et Hearst, 2008). À partir d'un nom composé, il génère des requêtes à Google pour obtenir des textes où les deux noms du nom composé sont en relation. Les verbes et particules qui relient les deux noms sont regroupés dans une liste d'éléments prédicatifs, appelée vecteur prédicatif. Le nom composé est ensuite comparé à d'autres noms composés dont la relation est connue, les noms composés de référence. Malheureusement, depuis 2011, la collecte des textes d'internet en utilisant Google n'est plus possible. Notre objectif est donc de rendre indépendant du moteur de recherche de Google l'identification de la relation de nom composé en maintenant le même taux de succès pour l'identification de relation que Nakov. Nous faisons l'hypothèse que nous pouvons identifier la relation sémantique grâce aux textes trouvés sur Wikipédia, sur Faroo, sur Yahoo ou dans les n-grammes de Google. Nous modifions le protocole en plusieurs points. Nous utilisons d'autres corpus. Nous enrichissons la requête avec différents synonymes. Nous refaisons l'expérience avec d'autres vecteurs de référence. Nous modifions la comparaison entre vecteurs de référence et vecteurs du corpus. Finalement, nous essayons aussi des façons différentes de choisir la relation sémantique à partir des résultats précédents. Nous testons le succès de notre prototype de trois façons: en utilisant les noms composés de référence (par Leave-one-out), en utilisant les mêmes noms composés, mais reclassifiés et en utilisant 417 nouveaux noms composés. Nous atteignons au mieux le taux de succès de 33% alors que Nakov rapporte celui de 43%. Malgré les nombreuses possibilités d'amélioration, nos résultats actuels sont significativement en dessous des résultats de la littérature. Il nous faut conclure que dans l'état actuel, l'implémentation de l'approche de Nakov sans le grand nombre de documents indexés par Google n'est pas suffisante pour la catégorisation de noms composés parmi 12 relations implicites.  ABSTRACT: The import/export business must keep track of many different products, but the descriptions of the products are often disorganized. For a machine to decipher the descriptions better, noun compounds could be used. They are numerous in the descriptions. Noun compounds (NC) are a pair of consecutive nouns that have acquired a new meaning. The two nouns are linked by a semantic relation. For example, the noun compound olive oil can be interpreted as oil that comes from olive. According to Levi, there are 12 possible relations for noun compounds, including FROM. In this work, we replicated how Nakov attributed one of the 12 relations to noun compounds. Starting with an unknown noun compound, requests are automatically sent to Google in order to retrieve documents in which the two nouns appear. The features that link the two nouns are extracted and collected into a feature vector. A feature can be either a verb or a verb with its accompanying particle. By comparing feature vectors, the noun compound can be compared to other noun compounds whose relations are known. Unfortunately, since 2011 Google does not accept automatically generated requests. Our goal is to adapt the approach of Nakov to identify the semantic relation in a noun compound without using Google Search. We assert that it is possible by using the texts of Wikipedia, Faroo, Yahoo or the Google n-grams. We modified the approach in a few ways. In addition to using a different text corpus, we form new noun compounds from the synonyms of the first noun compound. The experiment is attempted with feature vectors tweaked in different ways. We try several ways to compare the noun compounds and choose the semantic relation outputted by the system. Our prototype was submitted to three separate evaluations : one using the known noun compounds with the Leave-one-out approach, a second using the same noun compounds, but with different relations and a third using 417 new noun compounds. At best, our success ratio reaches 33%, whereas Nakov reports achieving a 43% success ratio. Even though there are many ways to improve this result, our results are subpar compared to the state of the art. We must conclude that, using a smaller corpus, the method of Nakov cannot correctly classify noun compounds into one of the 12 possible semantic relations.


identifier: Gaveau, J. (2014). Modélisation et analyse d'un réseau cognitif sans fil utilisant l'étalement spectral  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'objectif est d'étudier l'étalement spectral dans un réseau cognitif sans fil afin de caractériser le concept pour des recherches futures.La recherche en télécommunication s'oriente vers une utilisation du spectre fréquentiel moins rigide. Des études ont montré que malgré une réservation complète et fixe de cette ressource, son utilisation en reste très inégale; il y a présence d'encombrements ou d'inactivité en fonction du lieu, des fréquences et de la période. C'est pourquoi l'accès à des usagers non licenciés est très étudié de nos jours. Une grande partie des études s'oriente vers la communication dans les trous de spectre. Cependant, ces dernières requièrent une complexité importante liée à l'écoute du canal pour éviter les superpositions qui nuiraient à l'usager ayant les droits. De plus, la popularisation d'une telle technique augmenterait les risques de collisions ce qui rendrait l'écoute et la stratégie plus complexe. Nous désirons donc étudier une technique différente qu'est l'étalement de spectre et plus particulièrement le facteur d'étalement permettant cet élargissement spectral. En effet, le fait de communiquer avec une densité de puissance faible permet la superposition des usagers entre eux. Il y a donc une suppression des écoutes du canal pour éviter les collisions et donc une diminution de la complexité du système vis-à-vis de l'intégration. Malgré les contraintes de puissances appliquées aujourd'hui par les autorités, le concept reste prometteur pour un usage dans les communications de demain.Dans ce travail, nous étudions le facteur d'étalement nécessaire pour obtenir des interférences blanches et gaussiennes ainsi que pour insérer un usager sous contraintes de qualité de service (Quality of Service (QoS) en anglais) au niveau des usagers ayant les droits. Nous traitons aussi l'influence des divers paramètres du système (diversité, puissance, QoS) ainsi que de la capacité usager que l'on peut obtenir à l'aide de cette technique. Les équations obtenues à l'aide des raisonnements effectués sont ensuite validées par simulations.  ABSTRACT: The goal of this project is to study spread spectrum technique in a cognitive network in order to understand this paradigm for future research. Telecommunication is moving toward a flexible use of spectral resource. It has been shown that even if frequencies are bought, their use is largely unbalanced; there are overload or inactivity depending on the location, frequencies and time. That is why, unlicensed access to users is very interesting nowadays. A lot of researches deal with the white spectrum holes.Unfortunately, this approach is linked to a high complexity owing to the sensing of the channels and to avoid collision. Moreover, popularization of such a technique can lead to an increase in the strategic complexity to access the medium. We want to study a different technique than overlay which is underlay. Most specifically, we want to dig into the analysis of the spreading factor allowing this type of insertion.Communicating with a low spectral density allows superposition of users without the use of sensing techniques. This is leading to a lower complexity. Despite power constraint imposed by authorities this paradigm is very encouraging and deserves a thorough analysis. In this work, we are going to study the spreading factor which is needed to get white Gaussian interference and to allow access to one Secondary user under the quality of service (QoS) constraint from the Primary and the Secondary user. We are discussing the impact of several parameters (diversity, power, QoS) and the user capacity of the system. Finally, theoretical bounds obtained will be verified by simulations.


identifier: Riahi, S. (2014). Système de mesure de la température d'un processeur en temps réel par thermographie infrarouge  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'analyse thermique de tout composant électronique est souvent limitée par l'incapacité d'obtention de données de température précises et détaillées. Ainsi la validation des modèles thermiques élaborés pour décrire le comportement des microprocesseurs se fait soit par simulation sans la mesure en temps réel des réponses de chaque composant soit via l'utilisation des thermocouples comme méthode de collecte de données dans des zones spécifiques de la puce. Les deux méthodes présentent certaines lacunes: La simulation est fondée sur des modèles imparfaits tandis que la collecte des données ne peut pas donner des valeurs précises de la température. Pour résoudre ce problème, la mise en place d'une nouvelle méthodologie de validation de modèle de simulation a fait l'objet de ce travail. Cette méthodologie consiste à l'utilisation de la thermographie IR pour la capture de la distribution de la température et la dissipation de la puissance d'une puce en temps réel. L'installation d'un tel système de mesure nécessite le remplacement du système de refroidissement installé sur le processeur par un autre système permettant le passage des radiations IR qui seront détectées par la caméra infrarouge. Pour ce faire, nous avons eu recours à deux solutions, l'utilisation de l'huile minérale et le module à effet de Peltier. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec la deuxième solution proposée qui a permis un meilleur contrôle et une stabilisation de la température. Les résultats montrent que les deux ICTherm et Comsol fournissent des valeurs de température qui se trouvent dans la précision de la caméra infrarouge utilisé dans cette étude (± 2 ºC).  ABSTRACT: The thermal analysis of any electronic component is often limited by the inability to obtain detailed and accurate temperature data. To validate any thermal model developed to describe the behavior of microprocessors, two methods are currently used.  One technique simulates the thermal response of each component given a certain input; the other uses thermocouples as a method of data collection in specific chip areas.  Both methods have various shortcomings: simulation relies on imperfect models, while data collection cannot provide fine-grained temperature values. To solve this problem, we investigated the establishment of a new methodology to validate a thermal simulation model. It involves the use of infrared thermography to capture the distribution of temperature and the power dissipation of a chip in real time.   The installation of such a measurement system requires the replacement of the cooling system installed on the processor by another system which enables the passage of IR radiation to be detected by the camera. Two solutions were proposed, the use of mineral oil and a thermoelectric cooler (a Peltier module). The best results were obtained with the latter, allowing better control and temperature stabilization. The data collected by our system were then used to validate the accuracy of the thermal of two thermal models, Comsol and ICTherm. Results show that both ICTherm and Comsol provide temperature values that are within the accuracy of the infrared camera used in this study, i.e. ± 2 ºC.


identifier: Mouret, G. (2014). No-Mean Clustering Algorithm  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

title: No-Mean Clustering Algorithm

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire présente un algorithme d'agrégation (clustering) Bayésien de données, l'algorithme no-mean (sans-moyennes). L'agrégation de données est un domaine de l'intelligence artifielle qui consiste à regrouper des objets dans différentes classes de manière non-supervisée, i.e. sans connaissance a priori sur la nature des classes. Les applications de l'agrégation de données sont nombreuses, de la classification de génomes à la comparaison d'objets mécaniques en passant par la compression de données ou la reconnaissance de formes. L'objectif étant de regrouper les objets de telle sorte que tous les objets d'une même classe soient similaires entre eux. On compare pour cela leurs caractéristiques (features) à l'aide de différentes méthodes.Une des méthodes les plus connues à l'heure actuelle est l'algorithme k-means (k-moyennes). Les causes de son succès sont multiples. Celui-ci est en effet très simple à implémenter, ce qui en fait un outil rapide mais néanmoins efficace. Son principal inconvénient provient de la forte dépendance du résultat à l'initialisation de l'algorithme. Pour un même jeu de données, plusieurs passages de l'algorithme k-means peuvent mener à des résultats différents et souvent sous-optimaux. Les alternatives à cette technique sont nombreuses. On peut citer l'algorithme d'espérance-maximisation pour les modèles de mélanges ou encore les techniques d'agrégation hierarchisées. Ces techniques souffrent bien souvent d'un compromis rapidité-performance où l'optimisation de modèles plus réalistes se fait au coût de calculs plus lourds. Notre objectif est simple : améliorer la performance de k-means tout en gardant la même complexité de calcul, via une approche Bayésienne.Pour cela nous avons tout d'abord montré comment l'algorithme k-means est relié à un modèle de mélanges de Gaussiennes. La minimisation de la variance intra-cluster par k-means est un cas particulier de certains algorithmes qui maximisent la vraisemblance de tels mélanges. Plus précisément, l'optimisation d'un regroupement de données par k-means revient à ajuster un mélange de Gaussiennes à l'aide de l'algorithme d'espérance-maximisation.Sur cette base, nous avons ensuite montré qu'en considérant que les moyennes des agrégats suivaient une distribution normale multi-variée, k-means est également un cas particulier d'échantillonnage de Gibbs appliqué à l'ajustement d'un modèle Bayésien. Cette méthode échantillonne les moyennes d'un groupe en fonction des objets dans celui-ci puis échantillonne le nouveau groupe d'un objet en fonction des moyennes nouvellement calculées. Le recuit simulé est une méthode qui consiste modifier les paramètres d'une distribution dans l'échantillonnage de Gibbs pour diminuer progressivement la variabilité de cet échantillonage. Pour une diminution logarithmique des paramètres d'échelle des distributions dans l'échantillonage, le recuit simulé assure une convergence vers le maximum de ces distributions, i.e., les points les plus probables. Dans notre cas, l'application du recuit simulé permet de faire transiter l'échantillonnage de Gibbs vers le k-means, mais en ayant guidé celui-ci vers des conditions initiales favorables.  ABSTRACT: This thesis devises and presents the no-mean algorithm, a Bayesian clustering algorithm. Data clustering is a sub-domain of artificial intelligence which aims to gather observations into different groups in an unsupervised fashion. Clustering has a broad range of applications, including (but not limited to) genome classification, data compression or even pattern recognition. By comparing the objects' features, clustering methods organize objects into classes so that objects within the same class are close to each other.Among these methods, the k-means algorithm is one of the most famous. The k-means has a solid foundation, easy to implement, fast and efficient. However, its strong dependence to initial values is a major issue. Multiple initializations lead to different results and the convergence to the optimal solution is not guaranteed. The expectation-maximization (EM) algorithm for mixture models or hierarchical clustering are examples of alternatives to the k-means algorithm. Improvements are often made at the cost of a speed versus performance trade-off. More realistic models offer better results but are more complex and more difficult to compute. Our main objective is to improve the k-means algorithm performance while keeping the same computational complexity. We show the link between the k-means and Gaussian mixtures. The k-means is a special case of the EM algorithm applied to a mixture of Gaussian distributions. We then prove that if a Gaussian prior is assumed on the cluster centers distribution, the k-means is also a special case of the Gibbs sampling applied to fit a Bayesian model with some priors. The Gibbs sampler consists in the successive sampling of centers and then clusters using the conditional distributions.Simulated annealing progressively decreases the variance of the sampled values of a Gibbs sampler by modifying the parameters of the distribution. For a logarithmic rate of decrease of these parameters, the Gibbs sampler converges to the maximum of the sampled distributions. Simulated annealing applied to our Gibbs sampler pushes it to behave like k-means after enough iterations.Integration of the marginal data distribution over cluster centers allows us to conditionally sample the new cluster of an object, given the current partitioning. In this case, the Gibbs sampler can be applied directly to the clusters, without sampling the cluster means, leading to the no-mean algorithm. Our proposed method, the no-mean algorithm, is the Gibbs sampler coupled with simulated annealing.The computational efficiency of our implementation is the main innovation of this work. The computational complexity for one iteration of the no-mean algorithm is competitive with the k-means. Our implementation allows us to sample new clusters for the Gibbs sampler in a constant time, when a basic implementation would have a higher computational complexity. The no-mean provides satisfactory results on simulated datasets, both in terms of performance and computation time. For a given initialization, our algorithm performs better than the k-means 70% of the time. The increase of performance over the k-means is more important as the number of dimensions and clusters increases.


identifier: Tsabet, E. (2014). De la particule au procédé : modélisation de la production d'émulsions de Pickering  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'émulsification est un procédé largement répandu en industrie, il peut être rencontré dans les industries chimique, pétrochimique et pétrolière, les cosmétiques, l'agroalimentaire et l'agriculture ainsi que dans l'industrie pharmaceutique. Cette opération consistant à produire des dispersions stables liquide/liquide comporte deux principales étapes : la génération de gouttes et leur stabilisation. La génération de gouttes peut être réalisée en utilisant différents types d'équipements selon la taille de gouttes recherchée. Ainsi, des gouttes d'une taille allant de 30 à 300 microns peuvent être obtenue en utilisant des cuves agitées ou des mélangeurs statiques alors que des systèmes Rotor/Stator ou des moulins colloïdaux permettraient d'obtenir des tailles allant jusqu'au micron. De même, qu'il est possible d'atteindre une centaine de nanomètres en utilisant des systèmes à membranes ou des systèmes ultrasoniques. La stabilisation est, quant à elle, obtenue en réduisant la tension interfaciale phase dispersée/phase continue en utilisant des molécules tensio-actives ou bien en formant des barrières stériques autour des gouttes en utilisant des particules solides ou des chaines de polymère. Cela dit, la plupart des émulsions rencontrées en industrie sont stabilisées par des molécules tensio-actives dont la demande atteindra en quelques années 18 millions de tonnes ce qui équivaut à un marché annuel de 30 milliards de dollars (Transparency Market Research (2012-07-10)). À cette large demande vient s'ajouter le caractère toxique et néfaste pour l'environnement que présente l'utilisation de certains tensioactifs notamment dans les industries chimique, pétrochimique, pétrolière et agricole. Ainsi, dans l'actuel contexte économique et environnemental, des solutions plus vertes et moins couteuses doivent être trouvées. Dans cette optique, différentes possibilités ont été envisagées dont celle des particules solides qui présentent beaucoup de similarités avec les molécules tensio-actives. Il a été ainsi observé qu'il est possible de produire des émulsions extrêmement stables pour de longues durées : simples (huile/eau ou eau/huile) ou multiples (huile/eau/huile ou eau/huile/eau). Il a été également trouvé qu'une large variété de particules pouvait être utilisée. Cela dit, certaines différences doivent également être soulignées en raison de leur impact sur les mécanismes mis en jeu dans une opération d'émulsification. La génération d'interface est ainsi la première opération à être affectée par l'utilisation de particules vu que la tension interfaciale n'est pas réduite par 4 l'utilisation de particules et que celles-ci modifient les propriétés de la phase continue. La stabilisation est également affectée vu que les particules ne présentent pas de propriétés amphiphiliques et que leur taille est plus importante que l'échelle moléculaire. Le comportement de l'émulsion est également altéré par les propriétés des particules qui peuvent favoriser le crémage ou la sédimentation et également la floculation des gouttes. Ainsi, sur la base de ces considérations et s´inscrivant dans un contexte de développement de procédés d'émulsification, le présent projet a pour principal objectif d'étudier la possibilité d'utiliser des particules solides pour la stabilisation d'émulsion à l'échelle industrielle. L'idée directrice du projet est notamment d'identifier les mécanismes impliqués lors de la stabilisation et de déterminer l'effet des propriétés du système (propriétés des phases, formulation et conditions opératoires) sur ces mécanismes dans le but de définir les conditions optimales d'émulsification. Le travail a ainsi été réparti sur cinq articles : L'article 1 consiste en une revue de littérature faisant le tour de la plupart des travaux consacrés à la caractérisation des émulsions de Pickering et à l'identification des paramètres affectant leurs propriétés. Cette partie a notamment permis de recenser les principales interactions mis en jeu entre une particule solide et une interface fluide à travers un milieu liquide mais également celles auxquelles sont soumises les particules lorsqu'elles sont adsorbées à une interface. L'article 2 a été consacré à l'étude des interactions mis en jeu entre une particule sphérique et une goutte à travers un milieu aqueux pendant l'approche et l'adsorption. À travers l'utilisation de la technique de la sonde colloïdale, ce travail expérimental a notamment révélé que l'approche était caractérisée par une interaction répulsive associée au drainage du film séparant la particule et la goutte et que l'adsorption était caractérisée par une interaction attractive associée à un processus de montée capillaire. L'article 3 a quant à lui été destiné à faire le lien entre les phénomènes mis en jeu à l'échelle particulaire et ceux impliqués à l'échelle de la goutte pendant une opération d'émulsification. Dans cette seconde approche expérimentale, il a été possible de faire la lumière sur l'effet des propriétés des éléments constituant le système (eau, huile et particules) sur la stabilisation et les performances de l'émulsification. Une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeu lors de la stabilisation a ainsi été apportée. 5 L'article 4 a été consacré à l'étude expérimentale de l'effet des conditions opératoires (temps et énergie d'émulsification) sur les performances de l'opération d'émulsification. Les mesures de distributions de taille ont ainsi révélé de fortes interactions entre les différents mécanismes impliqués pendant le processus. Il a été également observé que des conditions optimales doivent être considérées afin de promouvoir à la fois la génération d'interface et sa stabilisation. Finalement, l'article 5 a consisté à définir une procédure permettant de déduire la taille moyenne des émulsions produites à partir des propriétés du système et des conditions opératoires. Des modifications ont ainsi été apportées à la corrélation développée par Calabrese et al. (1986) pour des émulsions diluées afin d'y inclure l'effet des particules sur les propriétés de la phase continue et l'impact de la coalescence vu que des émulsions concentrées ont été considérées. Sur la base des résultats obtenus, il a été suggéré d'utiliser les minerais disponibles au niveau des sites d'extraction de bitume pour stabiliser des émulsions de pétrole lourd à des fins de transport par pipeline. L'idée étant de transporter le minerai d'intérêt et le bitume. Cette dernière partie a mis en évidence les problématiques associées à la conception d'un tel procédé à l'échelle industrielle et a permis donc des définir de nouveaux axes de recherche. En conclusion, ce travail a permis d'identifier les principaux mécanismes contrôlant la stabilisation et les paramètres les affectant. Les résultats ont également fait ressortir la nécessité de faire des compromis en termes de conditions opératoires afin de favoriser la génération d'interface et la stabilisation. Enfin, une approche semi-empirique a permis de développer une méthodologie pouvant prédire la taille moyenne d'émulsions concentrées stabilisées par des particules à partir des conditions opératoires avec une précision très acceptable.  ABSTRACT: Emulsification is a common industrial process and emulsions can be seen in several fields like chemical industries, cosmetic, food, paints, oil and pharmacy. This operation aims to produce stable liquid/liquid dispersion. It involves two steps: droplet generation and droplet stabilization. Droplet generation can be performed using different equipment depending on the targeted droplet size. Therein, droplets between 30 and 300 microns can be obtained using stirred tanks or static mixers while rotor/stator systems and colloidal mills produce a few microns droplets. A hundred nanometers can be reached if membranes or ultrasonic systems are used. Besides, stabilization can be achieved by reducing interfacial tension using surfactants or by forming steric barrier around droplets using solid particles or polymers chains. Nevertheless, most of produced emulsions are stabilized using surfactants for which the global demand will reach 18 million tons in few years which is equivalent to 30 billion US dollars (Transparency Market Research (2012- 07-10)). Thereby in the actual economic and ecological context, greener and less costly solutions should be considered. An alternative to the use of surfactants can be solid particles. Indeed, it was observed that it is possible to produce different types of highly stable emulsions for long periods. It was also found that a wide variety of particles can be used with an eventually lower cost. However, in addition to these features, some particularities, notably affecting the emulsification operation itself, should also be regarded. By using particles, droplet generation is affected because solid particles don't reduce interfacial tension and modify the continuous phase properties. Stabilization step is affected because particles are not amphiphilic and their size is much larger than that of surfactant molecules. Emulsion behavior is also affected by particles properties and depending on these properties the produced emulsion could flocculate, cream or settle. Considering these features and being mainly interested in the development of new emulsification process using solid particles, the present project aims to study the possibility of using solid particles to stabilize emulsions at the industrial scale. The main idea is to identify the involved mechanisms during the stabilization step and to determine the impact of the system properties (properties of phases, formulation and operating conditions) on these mechanisms, the final goal being to define the optimal conditions for such a process. The work was divided in five papers: 7 The first paper is a literature review of the relevant findings on Pickering emulsions and parameters affecting their behavior. It notably highlights the main involved interactions between a solid particle and a liquid interface through a liquid media during approach and adsorption. Interactions between adsorbed particles at an interface are also regarded. The second paper is dedicated to study the interaction between a spherical particle and a droplet in an aqueous media during approach and adsorption. The so-called colloidal probe technique was used and it was revealed that the approach step is controlled by a repulsive interaction associated to a film drainage process while the adsorption step is controlled by an attractive interaction related to a capillary rise process also characterised by an adsorption time. The third paper aims to make a link between the involved mechanisms at the particle scale and those involved during emulsification. In this second experimental part, through the investigation of the effect of the system properties (water, oil and particles) on the stabilization step and the emulsification efficiency, a better understanding of stabilization mechanism was brought. The fourth paper is dedicated to the investigation of the effect of operating conditions (emulsification time and energy) on the emulsification efficiency. Droplets size measurements revealed strong interactions between involved mechanisms. Therein, it was found that optimal conditions should be considered to promote both interface generation and interface stabilization. Finally, the last paper focuses on the definition of a procedure allowing predicting droplet mean size from the system properties and the operating conditions. A modified version of the R.V. Calabrese et al. (1986) correlation is proposed. It notably includes the particles effect on the continuous phase properties in addition to a coalescence term since concentrated emulsions are considered. Based on the obtained results, it was suggested to use Pickering emulsions properties for a heavy oil transportation application. The idea is to use available ores to stabilise bitumen emulsions and transport both bitumen and ores through pipelines. This part highlighted the associated issues to the design of such process at the industrial scale and new research axes were defined. As a conclusion, it can be said that this work allowed the identification of involved mechanisms during the stabilization and highlighted the relevant parameters affecting this step. Results shed light on the importance of finding a compromise in terms of operating conditions to promote both interface generation and interface stabilization. At the end, a semi-empirical approach was proposed to predict concentrated emulsion properties from operating conditions


identifier: Bao, L. (2014). Méthode de conception dirigée par les modèles pour les systèmes avioniques modulaires intégrés basée sur une approche de cosimulation  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans l'industrie aérospatiale, le développement des systèmes devient de plus en plus complexe. Dans ce contexte, l'architecture avionique modulaire intégrée (IMA) a été conçue pour remplacer son prédécesseur - l'architecture fédérée, afin de réduire le poids, la puissance dissipée et la dimension des appareils. Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire, dans le cadre du projet en avionique AVIO509, proposent un ensemble de solutions efficaces en termes de temps et de coût pour le développement et la validation fonctionnelle des systèmes IMA. Les méthodologies présentées se concentrent principalement sur deux flots de conception basés sur : 1) le concept de l'ingénierie dirigée par les modèles et 2) une plateforme de cosimulation.  Dans le premier flot de conception, le langage de modélisation AADL est utilisé pour décrire une architecture IMA, alors que l'environnement OCARINA pour la génération de code certifié (e.g., POK), va être étendu pour permettre la génération de modèles haut niveau simulables par l'environnement commercial SIMA (un simulateur d'applications IMA conforme aux normes ARINC 653). Dans le deuxième flot de conception, Simulink est choisi pour simuler le monde externe du module IMA grâce à la disponibilité d'une libraire de l'avionique qui offre des capteurs et actuateurs, et aussi grâce à son efficacité pour créer les modèles. La plateforme de cosimulation est donc composée de deux simulateurs: Simulink pour la simulation de périphériques et de SIMA pour la simulation des applications IMA. Ceci représente une alternative idéale aux environnements de développement commerciaux, de nos jours très dispendieux. Pour permettre la portabilité, une partition SIMA est réservée pour jouer le rôle d' « adaptateur ». Ici, l'adaptateur est responsable de synchroniser la communication entre les deux simulateurs via le protocole TCP/IP. Seul l'« adaptateur » devra donc être modifié lorsque l'application est portée vers la plateforme de l'implémentation (e.g. PikeOS), puisque la communication interne et la configuration des systèmes restent les mêmes.  À titre d'étude de cas, une application avionique a été développée dans le but de démontrer la validité des flots de conception.  La recherche proposée dans ce mémoire est une continuité de projets de l'équipe de recherche AVIO 509, et parallèlement pourra être étendue dans le cadre des travaux futurs.  ABSTRACT: In the aerospace industry, with the development of avionic systems becomes more and more complex, the integrated modular avionics (IMA) architecture was proposed to replace its predecessor – the federated architecture, in order to reduce the weight, power consumption and the dimension of the avionics equipment.  The research work presented in this thesis, which is considered as a part of the research project AVIO509, aims to propose to the aviation industry a set of time-effective and cost-effective solutions for the development and the functional validation of IMA systems. The proposed methodologies mainly focus on two design flows that are based on: 1) the concept of model-driven engineering design and 2) a cosimulation platform.  In the first design flow, the modeling language AADL is used to describe the IMA architecture. The environment OCARINA, a code generator initially designed for POK, was modified so that it can generate avionic applications from an AADL model for the simulator SIMA (an IMA simulator compliant to the ARINC653 standards). In the second design flow, Simulink is used to simulate the external world of IMA module thanks to the availability of avionic library that can offer lots of avionics sensors and actuators, and as well as its effectiveness in creating the Simulink models. The cosimulation platform is composed of two simulators: Simulink for the simulation of peripherals and SIMA for the simulation of IMA module, the latter is considered as an ideal alternative for the super expensive commercial development environment. In order to have a good portability, a SIMA partition is reserved as the role of « adapter » to synchronize the communication between these two simulators via the TCP/IP protocol. When the avionics applications are ported to the implementation platform (such as PikeOS) after the simulation, there is only the « adapter » to be modified because the internal communication and the system configuration are the same.  An avionics application was developed as a case study, in order to demonstrate the validation of the proposed design flows. The research presented in this paper is a continuation of project of the AVIO509 research team, and parallelly may be extended in the future work.


identifier: Michaud, F. (2014). Utilisation des technologies persuasives dans le domaine du transport : bonnes et mauvaises pratiques Web pour favoriser le covoiturage  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le covoiturage présente plusieurs avantages pour ses participants et pour la société. Cela dit, il reste à ce jour un mode de transport relativement marginal comparativement au transport solo en véhicule, et ce, malgré l'avènement des technologies de l'information qui ont permis que de nouvelles initiatives de covoiturage soient facilitées par des sites web. Les concepteurs de ce type de site font face à un défi majeur de conception afin d'augmenter le taux de participation aux initiatives de covoiturage. Heureusement, de nouvelles connaissances ont récemment commencé à se développer afin de comprendre comment les systèmes technologiques peuvent aider à influencer les comportements et les attitudes de leurs utilisateurs. Notre recherche explore les possibilités des technologies persuasives dans le domaine du covoiturage. Les objectifs visés sont doubles. Le premier objectif vise à identifier les pratiques de conception persuasives utilisées dans quatre sites web à succès de support au covoiturage à l'aide d'un outil d'évaluation du caractère persuasif d'un système, soit la grille de persuasion technologique de Nemery et Brangier (2012). Ces pratiques sont ensuite regroupées dans un recueil pouvant être utilisé comme outil d'aide à la conception pour la création de sites web de support au covoiturage. Le second objectif est d'analyser la valeur ajoutée de l'utilisation de la grille de persuasion technologique pour des concepteurs appliquant déjà un processus de conception centré utilisateur utilisant les notions généralement connues de l'ergonomie. L'utilisation de la grille de persuasion technologique pour évaluer quatre sites web à succès de support au covoiturage a permis d'identifier 155 pratiques de conception persuasives pouvant être utilisées comme aide à la conception. Plus précisément, 139 bonnes pratiques et 16 mauvaises pratiques ont été identifiées. L'analyse de la valeur ajoutée réalisée par deux spécialistes en ergonomie des interfaces humain-ordinateur sur l'ensemble des pratiques de ce recueil a révélé que 81,3% des pratiques de conception trouvées grâce à la grille auraient également pu être obtenues lors de la conception des sites en suivant un processus de conception centré utilisateur et en appliquant les notions généralement connues de l'ergonomie. Malgré ce pourcentage, la valeur ajoutée par l'utilisation de la grille nous semble très positive; cinq sous-critères de la grille apportent une valeur ajoutée considérable pour les concepteurs. Nous avons formulé quelques critiques et fait des recommandations pour améliorer l'utilisation de la grille de persuasion technologique lors de l'évaluation des interfaces humain-ordinateur.  ABSTRACT: Carpooling offers many benefits to carpoolers and society. Yet, to this day it remains a relatively marginal mode of transportation compared to solo driving despite new carpooling initiatives on different websites. Designers of these websites are facing the major challenge of increasing the participation rate to carpooling initiatives. Fortunately, new knowledge has recently been developed to understand how technological systems can help to influence user' behaviors and attitudes. Our research investigates the possibilities offered by persuasive technologies applied to carpooling. Its objectives are twofold. The first is to identify persuasive design practices used in four popular carpooling websites with the help of an evaluation tool of the persuasive nature of a system : the technological persuasion grid of Nemery and Brangier (2012). These practices are then grouped into a collection that can be used as a design tool to create carpooling websites. The second objective is to analyse the added value of using the technological persuasion grid when designers are already following a user-centered design process and using commonly known ergonomic concepts. We used the technological persuasion grid to evaluate four popular carpooling websites and could identify 155 persuasive design practices: 139 good and 16 bad ones. The added value of using the grid has revealed that on average 81.3% of the practices found with the technological persuasion grid would have been found during the design of the websites by following a user-centered design process and by applying commonly known ergonomic concepts. In our opinion, the added value of using the grid is really positive. In fact, five sub-criteria of the grid have a considerable added value for designers. We made comments and recommendations to improve the use of the technological persuasion grid so that it can serve as an user interface evaluation tool.


identifier: Vakilian, B. (2014). Canada's Trade Flows of Electronic Waste: Maps and Trends  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Avec les avancées technologiques et l'utilisation généralisée des dispositifs électroniques, le sujet des rebuts électroniques comme l'une des sources de déchets avec la croissance la plus rapide au monde, particulièrement en Amérique du Nord, a été largement souligné dans les cercles politiques et académiques. L'étude porte sur ce sujet dans un contexte canadien et pose l'hypothèse selon laquelle il est largement admis que les pays développés exportent leurs rebuts électroniques vers les pays en développement; le Canada serait donc un exportateur de déchets électroniques vers ces pays. Afin de répondre à la question de recherche et soutenir l'hypothèse, l'étude cartographie le réseau Canadien du commerce des déchets électroniques au moyen du code de base de données de l'ONU Comtrade 854810 comme données de substitution pour les années 2013 et 1996 et identifie la tendance au cours de ces périodes. Les partenaires commerciaux, les destinations, avec leur ampleur et leurs directions au cours des différentes années sont également démontrés. En poursuivant l'analyse grâce à l'utilisation de modèles de séries chronologiques, cette étude projette les flux commerciaux pour les années 2014 à 2018. En outre, cette recherche a évalué les facteurs d'échanges internationaux, y compris les réglementations nationales et internationales, les raisons de ces opérations ainsi que les avantages et les contraintes potentielles. En conclusion l'étude démontre que l'hypothèse est rejetée; l'analyse des données de substitutions montre que le flux de déchets électroniques du Canada, bien qu'il soit censé être axé vers l'exportation, a été ces dernières années dirigé vers l'importation. Au cours de la dernière décennie, le pays est passé d'exportateur à importateur net de déchets électroniques. Les projections pour les années 2014 à 2018 démontrent que les importations et les exportations devraient continuer de croître sensiblement au même rythme et qu'à la fin de cette période, la position du Canada sera semblable à celle de l'année 2013 en tant qu'importateur net de déchets électroniques avec trois fois plus d'importation que d''exportation.  ABSTRACT: By the expansion of technology advancement and the pandemic use of electronic devices among various communities, the topic of electronic waste as one of the most rapidly growing source of waste in different parts of the earth, especially in the North American region has been vastly pointed out in the political and academic circles. This study focuses on this issue at the Canadian scale in order to answer the hypothesis that it is widely accepted that developed countries export their electronic waste to developing countries; therefore Canada is an exporter of electronic waste to developing countries. In order to answer the research question and its hypothesis, this study, by means of UN Comtrade database code 854810 as the proxy data, mapped the Canadian e-waste trade network for 2013 and 1996, and identified its trends during these periods. The trade partners and destinations as well as their magnitude and directions in different years have also been shown. By continuing the analysis via the use of time series models, this study has forecasted the short term future of these trade flows from 2014 to 2018. Furthermore, this research evaluated the international trade factors, including domestic and international regulations, along with the reasons of such trades as well as the benefits and potential limitations. In conclusion, this research analysis rejected the hypothesis; the analysis on the UN Comtrade database code 854810 shows that the proxies e-waste flow for Canada, despite the fact that it is expected to be more toward export, has been in recent years on the import. In the last decade, the country from a net exporter switched to the net importer of electronic wastes. The forecasts outcome also shows that the Canadian import and export from 2014 to 2018 are expected to continue rising with almost the same speed, and that by the end of this period, Canada will still stay similar to the latest stage in 2013 as a net importer of the electronic waste with three times more import than export.


identifier: Ladan, S. (2014). Simultaneous Wireless Power Transmission and Data Communication  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le développement rapide des systèmes électroniques sans fil de faible consommation de puissance a conduit à d'innombrables activités de recherche dans le cadre de la faisabilité d'une alimentation à distance ou sans fil de ces systèmes. Par conséquent, la transmission d'énergie sans fil (WPT), qui est développé comme une technique prometteuse pour alimenter les appareils électroniques à longue distance et permettre la conception et le développement de systèmes auto-alimentés, est devenue un centre d'intérêt depuis de nombreuses années. Les antennes de redressement connues sous le nom de rectennas, sont les éléments les plus importants de transmission à longue portée d'énergie sans fil. L'efficacité de rectennas dépend essentiellement de leurs antennes et les circuits redresseurs associés. Par conséquent, pour concevoir une antenne redresseuse à haut rendement qui garantit la qualité d'un système WPT, plus d'attention devrait être concentré sur l'étude, l'analyse et le développement des antennes à gain élevé et redresseurs à haute efficacité de conversion RF-DC. Dans la littérature, différentes configurations de circuit antenne redresseuse, opérant principalement à basse fréquence tels que 2,45 GHz et 5,8 GHz, ont été largement étudiés. Cependant, il existe quelques études rapportées à la fréquence à ondes millimétriques, bien que les avantages de plus petite taille et l'efficacité du système global plus élevée pour la transmission à longue distance peuvent être obtenus à la fréquence à ondes millimétriques. D'autre part, les circuits rectennas peuvent tout simplement récupérer l'énergie, mais ils ne peuvent pas décoder le signal transmis à des fins de communication. Cependant, la transmission de données est une condition essentielle dans les systèmes de communication sans fil. Par conséquent, si la capacité de détection et de traitement du signal peut être ajoutée à une architecture de rectenna, alors, un récepteur de communication sans fil transmettant simultanément de l'énergie et de données peut être réalisé.  La réalisation d'un tel système peut être considérée comme une approche prometteuse pour la prochaine génération de systèmes de communication auto-alimentés. Cette thèse de doctorat vise à examiner et à démontrer un système de transmission d'énergie sans fil et également un récepteur avec la capacité de récupérer l'énergie et de données de communication simultanément fonctionnant aux fréquences à ondes millimétriques. Pour atteindre ces objectifs, différentes structures de circuit redresseurs sont étudiés, conçus et mesurés expérimentalement.  ABSTRACT: The rapid development of low power wireless electronic systems has led to countless research activities in connection with the feasibility of a remote or wireless powering of those systems. Therefore, wireless power transmission (WPT) has become a focal point of interest since many years, which is being developed as a promising technique, for powering electronic devices over distance and for enabling the design and development of self-powered systems. The rectifying antennas known as rectennas are the most important elements in long-range wireless power transmission. The efficiency of rectennas mainly depends on their antennas and the related rectifier circuits. Therefore, to design a high-efficiency rectenna that guarantees the quality of a WPT system, more focus should be concentrated on the investigation, analysis and development of high-gain antennas and performance-driven rectifiers with reference to high RF-to-DC conversion efficiency. In the literature, different configurations of rectenna circuit, mainly operating at low frequency such as 2.45 GHz and 5.8 GHz, have been widely investigated. However, there are just a few reported studies at millimeter-wave frequency although the advantages of more compact size and higher overall system efficiency for long distance transmission can be obtained at millimeter-wave frequency. On the other hand, rectenna circuits can just scavenge energy and they cannot decode the transmitted signal for communication purpose. However, the data transmission is an essential requirement of wireless communication systems. Therefore, if the ability of signal detection and processing can be added to a rectenna architecture then a receiver with simultaneous wireless power transmission and data communication can be realized. The realization of such a system can be considered as a promising approach for the next generation of self-powered communication systems. This PhD dissertation aims to investigate and demonstrate a system of wireless power transmission and also a receiver with the capability of simultaneous wireless energy harvesting and data communication operating at up-microwave and millimeter-wave frequency.


identifier: Bélanger, J. A. (2014). Biosenseur optofluidique pour la détection d'indice de réfraction volumique  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire présente un microsystème permettant de mesurer l'indice de réfraction d'échantillons ayant un volume similaire à celui d'une cellule. Le dispositif en question utilise une cavité Fabry-Pérot constituée de miroirs de Bragg intégrés sur silicium. Des canaux microfluidiques permettent l'insertion de solutions aqueuses dans la cavité. Le passage d'une cellule en solution change l'indice de réfraction et donc la longueur optique de la cavité. Ce changement de longueur optique entraîne un déplacement en longueur d'onde des pics de résonance Fabry-Pérot. Nous sommes ainsi en mesure de détecter des changements d'indice de réfraction avec grande précision. Les travaux de A. Leblanc-Hotte et de R. St-Gelais illustrées dans [1], [2], [3] et [4] présentent les premières versions du dispositif. Le nouveau design développé remplace les guides d'onde rectangulaires par des guides d'onde plans et des lentilles de silicium intégrées. Ceci permet l'obtention d'un faisceau stable en une dimension dans le dispositif, ce qui devrait réduire les pertes par divergence. Aussi, la focalisation du faisceau à l'intérieur d'une cavité Fabry-Pérot concave permet une augmentation de la résolution spatiale du dispositif sur la mesure d'indice de réfraction. Des simulations sur Matlab et Zemax ont été effectuées afin de déterminer les paramètres géométriques à utiliser pour le dispositif. Les simulations sur Zemax ont déterminé les rayons de courbure des miroirs de Bragg ainsi que les différentes longueurs dans le parcours optique. Les simulations sur Matlab nous ont permis de visualiser le parcours optique du faisceau gaussien et de nous donner la largeur minimale des lentilles de silicium et des miroirs de Bragg. Aussi, en utilisant un programme Matlab développé par R. St-Gelais dans [4], nous avons simulé la transmission du dispositif, ce qui nous a permis d'évaluer les principales pertes optiques et l'allure du signal Fabry-Pérot attendu. La fabrication du dispositif a été effectuée au laboratoire de microfabrication de l'École Polytechnique. Le procédé de fabrication sera discuté en détail dans le mémoire.  ABSTRACT: This thesis paper shows the development of a microsystem used to measure the refractive index of samples having a volume similar to the one of a human cell. The device uses a Fabry-Perot cavity made of integrated silicon Bragg mirrors. Microfluidic channels allow the insertion of a solution in the cavity. The passage of a cell causes the refractive index in the cavity to change and hence changes the optical length of the cavity. This causes a spectral shift of the Fabry-Perot resonance. We are therefore able to detect changes in refractive index with high precision. The work of A. Leblanc-Hotte and R. St-Gelais shown in [1], [2], [3] and [4] presents the first versions of the device. The new design developed replaces rectangular waveguides by planar waveguide and integrated silicon lens. This allows a stable beam in one dimension, which should reduce divergence losses. Also, focusing the beam within a concave Fabry-Perot cavity enables an increase of the spatial resolution of the device. Geometrical optics simulations based on Matlab and Zemax were performed to determine the geometrical parameters to use for the device. Zemax simulations determined radii of curvature of the Bragg mirrors and the different length in the optical path. Matlab simulations have allowed us to visualize the Gaussian beam radius and so give us the minimum width of the lenses and the silicon Bragg mirrors. Also, using a Matlab code developed by R. St-Gelais in [4], we simulated the optical transmission of the device, which allowed us to assess the main optical losses and the expected Fabry-Perot signal. The device fabrication was performed in the Laboratoire de microfabrication of Polytechnic Montreal. The manufacturing process will be discussed in detail in this document. We characterized the devices optically. A sensitivity of 725nm/RIU was observed with the use of oil with certified refractive index. This result is consistent with the sensitivity of 500nm/RIU illustrated in [2] and the one of 900nm/RIU illustrated in [3]. We obtain higher optical losses than expected. The -45dB loss we observe is not a significant improvement over the prior device illustrated in [2] which shows losses of -40dB to -50dB. We demonstrate the presence of higher order modes in the Fabry-Pérot cavity and we connect these additional losses to excitation of these modes. The proposed solution is to adjust the geometry of our concave Fabry-Perot cavity so that higher order modes are equivalent to the fundamental mode resonance.


identifier: Rix, J. G. (2014). Transportation Optimization in Tactical and Operational Wood Procurement Planning  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'économie canadienne est dépendante du secteur forestier. Cependant,  depuis quelques années, ce secteur fait face à de nouveaux défis, tels que la récession mondiale, un dollar canadien plus fort et une baisse significative de la demande de papier journal. Dans ce nouveau contexte, une planification plus efficace de la chaîne d'approvisionnement est devenue un élément essentiel pour assurer le succès et la pérennité du secteur. Les coûts de transport représentent une dépense importante pour les entreprises forestières. Ceci est dû aux grands volumes de produits qui doivent être transportés sur de grandes distances, en particulier dans le contexte géographique d'un grand pays comme le Canada.  Même si les problèmes de tournée de véhicules sont bien couverts dans la littérature, le secteur forestier a beaucoup de caractéristiques uniques qui nécessitent de nouvelles formulations des problèmes et des algorithmes de résolution.  À titre d'exemple, les volumes à transporter sont importants comparés à d'autres secteurs et il existe aussi des contraintes de synchronisation à prendre en compte pour planifier l'équipement qui effectue le chargement et le déchargement des véhicules. Cette thèse traite des problèmes de planification de la chaîne logistique d'approvisionnement en bois: récolter diverses variétés de bois en forêt et les transporter par camion aux usines et aux zones de stockage intermédiaire en respectant la demande pour les différents produits forestiers.  Elle propose trois nouvelles formulations de ces problèmes.  Ces problèmes sont différents les uns des autres dans des aspects tel que l'horizon de planification et des contraintes industrielles variées. Une autre contribution de cette thèse sont les méthodologies développées pour résoudre ces problèmes dans le but d'obtenir des calendriers d'approvisionnement applicables par l'industrie et qui minimisent les coûts de transport.  Cette minimisation est le résultat d'allocations plus intelligentes des points d'approvisionnement aux points de demande, d'une tournée de véhicules qui minimise la distance parcourue à vide et de décisions d'ordonnancement de véhicules qui minimisent les files d'attentes des camions pour le chargement et le déchargement. Dans le chapitre 3 on considère un modèle de planification tactique de la récolte. Dans ce problème, on détermine la séquence de récolte pour un ensemble  de sites forestiers, et on attribue des équipes de récolte à ces sites. La formulation en programme linéaire en nombres entiers (PLNE) de ce problème gère les décisions d'inventaire et alloue les flux de bois à des entrepreneurs de transport routier sur un horizon de planification annuel.  La nouveauté de notre approche est d'intégrer les décisions de tournée des véhicules dans la PLNE.  Cette méthode profite de la flexibilité du plan de récolte pour satisfaire les horaires des conducteurs dans le but de conserver une flotte constante de conducteurs permanents  et également pour minimiser les coûts de transport.  Une heuristique de génération de colonnes est créée pour résoudre ce problème avec un sous-problème qui consiste en un problème du plus court chemin avec capacités (PCCC) avec une solution qui représente une tournée de véhicule. Dans le chapitre 4, on suppose que le plan de récolte est fixé et on doit déterminer les allocations et les inventaires du modèle tactique précédent, avec aussi des décisions de tournée et d'ordonnancement de véhicules.  On synchronise les véhicules avec les chargeuses dans les forêts et dans les usines. Les contraintes de synchronisation rendent le problème plus difficile.  L'objectif est de déterminer la taille de la flotte de véhicules dans un modèle tactique et de satisfaire la demande des usines avec un coût minimum.  Le PLNE est résolu par une heuristique de génération de colonnes.  Le sous-problème consiste en un PCCC avec une solution qui représente une tournée et un horaire quotidien d'un véhicule. Dans le chapitre 5, on considère un PLNE du problème similaire à celui étudié dans le chapitre 4, mais dans un contexte plus opérationnel: un horizon de planification d'un mois. Contrairement aux horaires quotidiens de véhicules du problème précédent, on doit planifier les conducteurs par semaine pour gérer les situations dans lesquelles le déchargement d'un camion s'effectue le lendemain de la journée où le chargement a eu lieu.  Cette situation se présente quand les conducteurs travaillent la nuit ou quand ils travaillent après les heures de fermeture de l'usine et doivent décharger leur camion au début de la journée suivante. Ceci permet aussi une gestion plus directe des exigences des horaires hebdomadaires.  Les contraintes de synchronisation entre les véhicules et les chargeuses qui sont présentes dans le PLNE permettent de créer un horaire pour chaque opérateur de chargeuse.  Les coûts de transport sont alors minimisés. On résout le problème à l'aide d'une heuristique de génération de colonnes.  Le sous-problème consiste en un PCCC avec une solution qui représente une tournée et un horaire hebdomadaire d'un véhicule.  ABSTRACT: The Canadian economy is heavily dependent on the forestry industry; however in recent years, this industry has been adapting to new challenges including a worldwide economic downturn, a strengthening Canadian dollar relative to key competing nations, and a significant decline in newsprint demand.  Therefore efficiency in supply chain planning is key for the industry to succeed in the future. Transportation costs in particular represent a significant expense to forestry companies.  This is due to large volumes of product that must be transported over very large distances, especially in the geographic context of a country the size of Canada.  While the field of vehicle routing problems has been heavily studied and applied to many industries for decades, the forestry industry has many unique attributes that necessitate new problem formulations and solution methodologies.  These include, but are not limited to, very large (significantly higher than vehicle capacity) volumes to be transported and synchronization constraints to schedule the equipment that load and unload the vehicles. This thesis is set in the wood procurement supply chain of harvesting various assortments of wood in the forest, transporting by truck to mills and intermediate storage locations, while meeting mill demands of the multiple harvested products, and contributes three new problem formulations.  These problems differ with respect to planning horizon and varied industrial constraints.  Another contribution is the methodologies developed to resolve these problems to yield industrially applicable schedules that minimize vehicle costs: from smarter allocations of supply points to demand points, vehicle routing decisions that optimize the occurrence of backhaul savings, and vehicle scheduling decisions that minimize queues of trucks waiting for loading and unloading equipment. In Chapter 3, we consider a tactical harvest planning model.  In this problem we determine the sequence of the harvest of various forest sites, and assign harvest teams to these sites.  The MILP formulation of this problem makes inventory decisions and allocates wood flow to trucking contractors over the annual planning horizon, subject to demand constraints and trucking capacities.  The novel aspect of our approach is to incorporate vehicle routing decisions into our MILP formulation.  This takes advantage of the relatively higher flexibility of the harvest plan to ensure driver shifts of desired characteristics, which is important to retain a permanent driver fleet, and also prioritize the creation of backhaul opportunities in the schedule.  A branch-and-price heuristic is developed to resolve this problem, with the subproblem being a vehicle routing problem that represents a geographical shift for a vehicle. In Chapter 4, we assume the harvest plan to be an input, and integrate the allocation and inventory variables of the previous tactical model with vehicle routing and scheduling decisions, synchronizing the vehicles with loaders in the forests and at the mills.  The synchronization constraints make a considerably more difficult problem.  We use this as a tactical planning model, with no specific driver constraints but a goal of determining vehicle fleet size to maximize their utilization.  The objective is to meet mill demands over the planning horizon while minimizing transportation and inventory costs, subject to capacity, wood freshness, fleet balancing, and other industrial constraints.  The MILP formulation of the problem is resolved via a column generation algorithm, with the subproblem being a daily vehicle routing and scheduling problem. In Chapter 5, we consider a similar problem formulation to that studied in Chapter 4, but set in a more operational context over a planning horizon of approximately one month.  Unlike the daily vehicle schedules of the previous problem, we must schedule drivers by week to manage situations of picking up a load on one day and delivering on another day, which is necessary when drivers work overnight shifts or when they work later than mill closing hours and must unload their truck on the next day's shift.  This also allows for more direct management of weekly schedule requirements.  Loader synchronization constraints are present in the model which derives a schedule for each loader operator.  Given mill demands, transportation costs are then minimized.  We resolve the problem via a branch-and-price heuristic, with a subproblem of a weekly vehicle routing and scheduling problem.  We also measure the benefits of applying interior point stabilization to the resource synchronization constraints in order to improve the column generation, a new application of the technique.