GeoGebraTUTOR : développement d’un système tutoriel autonome pour l’accompagnement d’élèves en situation de résolution de problèmes de démonstration en géométrie plane et genèse d’un espace de travail géométrique idoine

Travaux d'études doctorales réalisées conjointement avec les travaux de recherches doctorales de Nicolas Leduc, étudiant au doctorat en génie informatique à l'École Polytechnique de Montréal.

Le récit d'expérience professionnelle médiatisé, une stratégie pour le développement des compétences au premier cycle universitaire

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dynamic Programming Approaches for Estimating and Applying Large-scale Discrete Choice Models

People go through their life making all kinds of decisions, and some of these decisions affect their demand for transportation, for example, their choices of where to live and where to work, how and when to travel and which route to take. Transport related choices are typically time dependent and characterized by large number of alternatives that can be spatially correlated. This thesis deals with models that can be used to analyze and predict discrete choices in large-scale networks. The proposed models and methods are highly relevant for, but not limited to, transport applications. We model decisions as sequences of choices within the dynamic discrete choice framework, also known as parametric Markov decision processes. Such models are known to be difficult to estimate and to apply to make predictions because dynamic programming problems need to be solved in order to compute choice probabilities. In this thesis we show that it is possible to explore the network structure and the flexibility of dynamic programming so that the dynamic discrete choice modeling approach is not only useful to model time dependent choices, but also makes it easier to model large-scale static choices. The thesis consists of seven articles containing a number of models and methods for estimating, applying and testing large-scale discrete choice models. In the following we group the contributions under three themes: route choice modeling, large-scale multivariate extreme value (MEV) model estimation and nonlinear optimization algorithms. Five articles are related to route choice modeling. We propose different dynamic discrete choice models that allow paths to be correlated based on the MEV and mixed logit models. The resulting route choice models become expensive to estimate and we deal with this challenge by proposing innovative methods that allow to reduce the estimation cost. For example, we propose a decomposition method that not only opens up for possibility of mixing, but also speeds up the estimation for simple logit models, which has implications also for traffic simulation. Moreover, we compare the utility maximization and regret minimization decision rules, and we propose a misspecification test for logit-based route choice models. The second theme is related to the estimation of static discrete choice models with large choice sets. We establish that a class of MEV models can be reformulated as dynamic discrete choice models on the networks of correlation structures. These dynamic models can then be estimated quickly using dynamic programming techniques and an efficient nonlinear optimization algorithm. Finally, the third theme focuses on structured quasi-Newton techniques for estimating discrete choice models by maximum likelihood. We examine and adapt switching methods that can be easily integrated into usual optimization algorithms (line search and trust region) to accelerate the estimation process. The proposed dynamic discrete choice models and estimation methods can be used in various discrete choice applications. In the area of big data analytics, models that can deal with large choice sets and sequential choices are important. Our research can therefore be of interest in various demand analysis applications (predictive analytics) or can be integrated with optimization models (prescriptive analytics). Furthermore, our studies indicate the potential of dynamic programming techniques in this context, even for static models, which opens up a variety of future research directions.

Le climat social des écoles secondaires, les problèmes de comportement en classe et les comportements antisociaux

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Gestion de flotte avec fenêtres horaires : approches de résolution mixtes utilisant la programmation par contraintes

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Problèmes de routages dans les réseaux optiques

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Problèmes d'estimation de paramètres avec restriction sur l'espace des paramètres

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Schéma implicite pour la résolution d'un système hyperbolique d'équations aux dérivées partielles

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Résolution d'anaphores et identification des chaînes de coréférence selon le type de texte

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Algorithme de branch-and-price-and-cut pour le problème de conception de réseaux avec coûts fixes, capacités et un seul produit

De nombreux problèmes liés aux domaines du transport, des télécommunications et de la logistique peuvent être modélisés comme des problèmes de conception de réseaux. Le problème classique consiste à transporter un flot (données, personnes, produits, etc.) sur un réseau sous un certain nombre de contraintes dans le but de satisfaire la demande, tout en minimisant les coûts. Dans ce mémoire, on se propose d'étudier le problème de conception de réseaux avec coûts fixes, capacités et un seul produit, qu'on transforme en un problème équivalent à plusieurs produits de façon à améliorer la valeur de la borne inférieure provenant de la relaxation continue du modèle. La méthode que nous présentons pour la résolution de ce problème est une méthode exacte de branch-and-price-and-cut avec une condition d'arrêt, dans laquelle nous exploitons à la fois la méthode de génération de colonnes, la méthode de génération de coupes et l'algorithme de branch-and-bound. Ces méthodes figurent parmi les techniques les plus utilisées en programmation linéaire en nombres entiers. Nous testons notre méthode sur deux groupes d'instances de tailles différentes (gran-des et très grandes), et nous la comparons avec les résultats donnés par CPLEX, un des meilleurs logiciels permettant de résoudre des problèmes d'optimisation mathématique, ainsi qu’avec une méthode de branch-and-cut. Il s'est avéré que notre méthode est prometteuse et peut donner de bons résultats, en particulier pour les instances de très grandes tailles.

Exploration du rôle modérateur des stratégies d’adaptation sur la relation entre les mauvais traitements perçus et les problèmes psychologiques d’adolescents à risque

Les adolescents qui ont subi de la négligence ou des abus substantiels dans leur famille risquent de présenter des symptômes anxieux et dépressifs et des comportements antisociaux plus importants. Parmi les ressources internes qui pourraient contribuer à la résilience de ces jeunes, les stratégies qu’ils adoptent pour composer avec les situations stressantes ont été peu examinées. Dans cette thèse, nous examinons les stratégies d’adaptation utilisées par 336 adolescents placés en centre de réadaptation, avec pour objectif de vérifier leur rôle modérateur dans la relation entre les mauvais traitements qu’ils perçoivent et l’ampleur de leurs problèmes intériorisés ou extériorisés. Le premier chapitre présente une revue de la recherche sur les liens entre divers stresseurs, les stratégies d’adaptation des jeunes et leur condition psychologique. Ces études mettent en lumière combien les effets des stratégies qu’ils utilisent peuvent varier selon les stresseurs familiaux ou sociaux auxquels ils sont exposés. Les deux études empiriques aux chapitres 2 et 3 portent sur les interactions entre trois types de maltraitance (abus émotionnel ou physique, négligence émotionnelle) et quatre stratégies d’adaptation (centrées sur les problèmes, les émotions, la diversion sociale et la distraction). Dans la première étude, ces interactions sont testées pour leurs effets sur l’ampleur des problèmes intériorisés rapportés par les jeunes ou leurs éducateurs; la seconde étude explore leurs effets sur l’ampleur des problèmes extériorisés. Quand les problèmes intériorisés sont rapportés par les adolescents, les stratégies centrées sur les problèmes, la diversion sociale et la distraction avaient un effet protecteur sur l’ampleur des symptômes associés à la maltraitance émotionnelle, surtout chez les filles. Les stratégies centrées sur les problèmes ont aussi un effet protecteur sur la relation entre l’abus émotionnel et les comportements agressifs rapportés par les jeunes. Toutefois quand il s’agit des problèmes extériorisés, plusieurs interactions montrent plutôt que les effets adaptatifs de certaines stratégies diminuent quand les mauvais traitements augmentent. Il en est ainsi pour les stratégies centrées sur les problèmes ou la diversion sociale quand ces problèmes sont observés par les éducateurs, et pour les distractions, lorsqu’ils sont rapportés par les filles. Enfin la diversion sociale est associée à des comportements délinquants plus marqués rapportés par les jeunes et son effet modérateur chez les garçons montre que cette relation est plus forte quand ils sont moins maltraités. Les stratégies d’adaptation examinées contribuent donc surtout à atténuer la détresse émotionnelle des filles victimes de maltraitance psychologique, mais elles semblent avoir peu d’impact sur les comportements antisociaux des jeunes maltraités. Ces résultats sont discutés en lien avec les caractéristiques de notre échantillon. Les implications cliniques qui s’en dégagent permettent de suggérer des pistes pour mieux soutenir ces jeunes dans l’apprentissage de stratégies adaptatives pour réguler leur stress.

Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

Étude de l’effet d’interaction entre l’âge, le sexe, et les problèmes anxieux ou les comportements perturbateurs associés à la dépression, chez les adolescents de 12 à 15 ans

Il y a peu de recherche sur la comorbidité concomitante entre les problèmes de santé mentale et la dépression, tels que perçus par les adolescents de 12-15 ans. L’objectif de cette étude est d’effectuer des analyses secondaires pour vérifier l’association entre quatre problèmes de santé mentale (phobies spécifiques (PS), anxiété généralisée (AG), opposition avec provocation (OP), problème des conduites (PC)) et la dépression ainsi que les interactions de ces associations avec l’âge (12-13 ans; 14-15 ans) et le sexe. Ces problèmes ont été évalués par le Dominique Interactif pour Adolescents (DIA), un questionnaire informatisé et auto-administré. L’analyse de la régression logistique a été réalisée séparément dans un échantillon clinique (n=141) et dans un échantillon scolaire (n=464) composés d’adolescents francophones. Les résultats indiquent un effet d’interaction significatif dans l’échantillon clinique suggérant que les filles ont trois fois plus de chance d’avoir une comorbidité entre les PS et la dépression comparativement aux garçons. Les modèles multivariés révèlent que pour les autres associations, la comorbidité ne varie pas significativement selon l’âge et le sexe. Cependant, dans les deux échantillons, une forte association entre AG, OP, ou PC et la dépression a été observé indépendamment de l’âge et du sexe, ce qui suggère l’importance de la comorbidité globale entre ces problèmes. L’utilisation du DIA pour évaluer la perception des adolescents concernant leurs problèmes de santé mentale représente une contribution originale de cette étude. Les résultats obtenus suggèrent que l’évaluation clinique de la comorbidité devrait inclure l’information provenant de l’adolescent.