Modélisation de la sécurité des tâches coopératives humain-robot

L’interaction physique humain-robot est un domaine d’étude qui s’est vu porter beaucoup d’intérêt ces dernières années. Une optique de coopération entre les deux entités entrevoit le potentiel d’associer les forces de l’humain (comme son intelligence et son adaptabilité) à celle du robot (comme sa puissance et sa précision). Toutefois, la mise en service des applications développées reste une opération délicate tant les problèmes liés à la sécurité demeurent importants. Les robots constituent généralement de lourdes machines capables de déplacements très rapides qui peuvent blesser gravement un individu situé à proximité. Ce projet de recherche aborde le problème de sécurité en amont avec le développement d’une stratégie dite "pré-collision". Celle-ci se caractérise par la conception d’un système de planification de mouvements visant à optimiser la sécurité de l’individu lors de tâches d’interaction humain-robot dans un contexte industriel. Pour ce faire, un algorithme basé sur l’échantillonnage a été employé et adapté aux contraintes de l’application visée. Dans un premier temps, l’intégration d’une méthode exacte de détection de collision certifie que le chemin trouvé ne présente, a priori, aucun contact indésirable. Ensuite, l’évaluation de paramètres pertinents introduit notre notion de sécurité et définit un ensemble d’objectifs à optimiser. Ces critères prennent en compte la proximité par rapport aux obstacles, l’état de conscience des êtres humains inclus dans l’espace de travail ainsi que le potentiel de réaction du robot en cas d'évènement imprévu. Un système inédit de combinaison d’objectifs guide la recherche et mène à l’obtention du chemin jugé comme étant le plus sûr, pour une connaissance donnée de l’environnement. Le processus de contrôle se base sur une acquisition minimale de données environnementales (dispositif de surveillance visuelle) dans le but de nécessiter une installation matérielle qui se veut la plus simple possible. Le fonctionnement du système a été validé sur le robot industriel Baxter.

Effet de l’environnement alimentaire bâti autour des écoles sur les comportements d’achat alimentaire des jeunes du secondaire

Le nombre de jeunes avec un surplus de poids est en hausse au Canada (Roberts, Shields, de Groh, Aziz et Gilbert, 2012). Les conséquences négatives de cette condition sont multiples pour le jeune, actuellement et pour son avenir. La recherche visant à comprendre les raisons de cette augmentation cible, entre autres, les environnements alimentaires dont le paysage scolaire. Des restaurants rapides et des dépanneurs sont dénombrés dans l’environnement alimentaire bâti en milieu scolaire (Lalonde et Robitaille, 2014). La présence et la concentration de commerces alimentaires dans le voisinage des écoles favorisent l’achat d’aliments et de boissons par les jeunes (He, Tucker, Gilliland, Irwin, Larsen, et Hess, 2012a; Robitaille, Paquette, Cutumisu, Lalonde, Cazale, Traoré et Camirand, 2015; Seliske, Pickett, Rosu et Janssen, 2013; Virtanen, Kivimäki, Ervasti, Oksanen, Pentti, Kouvonen, Halonen, Kivimäki, Vahtera, 2015). Pourtant, le lien causal entre le paysage alimentaire scolaire et les achats des jeunes n’est pas soutenu par la littérature scientifique actuelle. À Sherbrooke, un changement dans l’environnement alimentaire bâti est survenu en 2012 suite à l’implantation de commerces alimentaires en périphérie d’une école secondaire. Ce projet était une occasion exceptionnelle de valider si la modification naturelle de la densité alimentaire autour d’une école avait un effet sur les comportements d’achat des jeunes dans cet environnement. L’objectif de ce travail de maîtrise était de mesurer le lien entre les comportements d’achat des jeunes du secondaire dans l’environnement alimentaire bâti en milieu scolaire et la densité de certains commerces alimentaires circonscrite autour de leur école. L’hypothèse émise était que les jeunes dont l’école était entourée d’une densité plus élevée de commerces alimentaires étaient plus nombreux à acheter des aliments et des boissons dans ces commerces que les autres adolescents. Pour ce faire, un questionnaire auto-administré a été rempli en classe par des élèves de trois écoles secondaires sherbrookoises. Les données obtenues ont permis de documenter les comportements d’achat de près de 3 000 jeunes en 2013. Ces comportements d’achat ont été comparés à ceux collectés dans le Portrait des jeunes sherbrookois de 4 à 17 ans en matière d’alimentation et d’activité physique et sportive réalisé en 2008 (n = 3 867) (Morin et al., 2009a). Parallèlement, une cartographie des environnements alimentaires autour de chaque école participante à chaque temps a permis de décrire les densités alimentaires scolaires. Au regard de l’environnement alimentaire bâti en milieu scolaire, peu de liens existent entre la prévalence d’acheteurs le midi et la densité de restaurants rapides autour des écoles, selon nos résultats. Seul l’effet défavorable d’une très forte concentration en restaurants rapides (soit plus d’une douzaine) a émergé de nos résultats. De plus, aucune tendance n’a été décelée entre l’évolution du paysage alimentaire autour des écoles entre les deux temps et les changements dans les prévalences d’acheteurs. Ainsi, les efforts fournis pour diminuer la densité alimentaire en périphérie des écoles doivent être remis en question considérant le faible effet mesuré sur les comportements d’achat des jeunes dans notre étude. En ce qui trait aux comportements d’achat des jeunes, nos résultats ont montré que seule une faible proportion de jeunes était des consommateurs dans les environnements alimentaires scolaires. En effet, moins d’un jeune sur dix a acheté un aliment ou une boisson sur l’heure du midi dans un restaurant rapide dans la semaine sondée. Cette pratique ne semblait donc pas caractériser le régime alimentaire global des jeunes et ainsi, son influence réelle sur la hausse des taux d’obésité est incertaine (Macdiarmid, Wills, Masson, Craig, Bromley et McNeill, 2015). De plus, selon nos résultats, la prévalence des acheteurs au restaurant rapide durant une semaine typique a diminué entre les deux temps. D’un autre côté, la qualité nutritive des achats dans ces commerces durant une semaine s’était améliorée entre les deux temps. Cependant, les choix moins nutritifs étaient toujours achetés par plus de jeunes que les aliments et les boissons nutritifs. Les quantités achetées à chaque visite dans un restaurant rapide étant inconnues dans notre étude, il était difficile de statuer sur l’effet réel des achats sur les prévalences d’obésité. En conclusion, il demeure essentiel d’améliorer les habitudes alimentaires des jeunes, entre autres, dans les restaurants rapides lors d’une journée scolaire (Macdiarmid et al., 2015). Par conséquent, l’offre alimentaire dans l’environnement alimentaire bâti en milieu scolaire doit être bonifiée, par exemple en collaborant avec les commerçants alimentaires déjà établis. Il faut également maintenir les efforts déployés pour améliorer l’environnement alimentaire dans l’école et élaborer des stratégies pour que les jeunes mangent à la cafétéria de l’école.

Algorithme de reconstruction itératif pour tomographie optique diffuse avec mesures dans le domaine temporel

L'imagerie par tomographie optique diffuse requiert de modéliser la propagation de la lumière dans un tissu biologique pour une configuration optique et géométrique donnée. On appelle cela le problème direct. Une nouvelle approche basée sur la méthode des différences finies pour modéliser numériquement via l'équation de la diffusion (ED) la propagation de la lumière dans le domaine temporel dans un milieu inhomogène 3D avec frontières irrégulières est développée pour le cas de l'imagerie intrinsèque, c'est-à-dire l'imagerie des paramètres optiques d'absorption et de diffusion d'un tissu. Les éléments finis, lourds en calculs, car utilisant des maillages non structurés, sont généralement préférés, car les différences finies ne permettent pas de prendre en compte simplement des frontières irrégulières. L'utilisation de la méthode de blocking-off ainsi que d'un filtre de Sobel en 3D peuvent en principe permettre de surmonter ces difficultés et d'obtenir des équations rapides à résoudre numériquement avec les différences finies. Un algorithme est développé dans le présent ouvrage pour implanter cette approche et l'appliquer dans divers cas puis de la valider en comparant les résultats obtenus à ceux de simulations Monte-Carlo qui servent de référence. L'objectif ultime du projet est de pouvoir imager en trois dimensions un petit animal, c'est pourquoi le modèle de propagation est au coeur de l'algorithme de reconstruction d'images. L'obtention d'images requière la résolution d'un problème inverse de grandes dimensions et l'algorithme est basé sur une fonction objective que l'on minimise de façon itérative à l'aide d'une méthode basée sur le gradient. La fonction objective mesure l'écart entre les mesures expérimentales faites sur le sujet et les prédictions de celles-ci obtenues du modèle de propagation. Une des difficultés dans ce type d'algorithme est l'obtention du gradient. Ceci est fait à l'aide de variables auxiliaire (ou adjointes). Le but est de développer et de combiner des méthodes qui permettent à l'algorithme de converger le plus rapidement possible pour obtenir les propriétés optiques les plus fidèles possible à la réalité capable d'exploiter la dépendance temporelle des mesures résolues en temps, qui fournissent plus d'informations tout autre type de mesure en TOD. Des résultats illustrant la reconstruction d'un milieu complexe comme une souris sont présentés pour démontrer le potentiel de notre approche.

Préparation de la version expérimentale d'un outil de mesure de l'employabilité "Copilote insertion

Depuis les dernières années, on assiste à une croissance du taux de chômage. Le nombre de chercheurs d'emploi ne cesse d'augmenter et beaucoup d'entre eux sont confrontés à de longues périodes sans emploi. D'après un récent rapport publié par le Développement des ressources humaines Canada, le taux de chômage a affiché une moyenne de 12.2% au Québec en 1994. Le nombre de chercheurs d'emploi augmente considérablement et ceux-ci proviennent de différents domaines d'activités d'emploi. Plusieurs de ces personnes ont besoin de support pour réintégrer le marché du travail. Des organismes d'aide à l'employabilité permettent à cette clientèle d'identifier des objectifs pour faciliter leur insertion. Afin de bien répondre aux besoins des chercheurs d'emploi par des moyens rapides et utiles, un logiciel a été conçu par Dominique Clavier, chercheur et clinicien Français. Ce logiciel s'appelle le Copilote insertion. Il permet aux usagers d'avoir un diagnostic complet des difficultés à trouver un emploi. Ce diagnostic donne aussi des recommandations conformes à la situation de la personne. Étant donné que cet outil a été d'abord conçu pour les Européens, on peut s'attendre que les énoncés formulés dans le Copilote présentent des difficultés pour les québécois. L'objet de cet essai est de ressortir les problèmes de compréhension pour ensuite faire l'adaptation culturelle du Copilote insertion. Dans le premier chapitre de cet ouvrage, nous nous attarderons à définir les enjeux du travail et la notion de l'employabilité. Nous aborderons par la suite deux modèles qui traitent des stratégies d'insertion : celui de Dominique Clavier auteur du logiciel Copilote insertion et celui de Jacques Limoges auteur du Trèfle chanceux. Il sera question par la suite de l'intégration de ces deux approches et de l'adaptation culturelle de ce logiciel. Le deuxième chapitre présentera la méthodologie qui indiquera la conduite de l'expérimentation auprès d'un échantillon de chercheurs d'emploi québécois. Un dernier chapitre permettra, suite à l'analyse des données, de présenter les résultats et de proposer des correctifs pour la refonte des énoncés du Copilote insertion.

Les répercussions du cadre familial actuel sur les enfants de l'école primaire

Depuis les deux dernières décennies, l'enfant est au coeur des changements rapides de la famille et des bouleversements de la société. Des changements sociaux et économiques ont modifié considérablement les relations enfant, éducateur, parents. Si la notion de famille a évolué rapidement, est-ce que le rôle des parents, des instituteurs, des écoles, s'est adapté de pair à ces changements? Si nos enfants sont appelés à devenir les membres de notre future société, il est temps de s'interroger si ceux-ci possèdent tout le bagage et les outils nécessaires pour devenir de vrais citoyens et des adultes à l’image d'une société que nous anticipons. À tous ceux qui consulteront ce document. J'espère que cet essai vous aidera à devenir de "VRAIS BATISSEURS" auprès des jeunes et à développer le goût d’investir auprès d'eux; sachant que les répercussions du décrochage scolaire auront un impact encore plus grand dans notre société.

Exploration des réseaux de neurones à base d'autoencodeur dans le cadre de la modélisation des données textuelles

Depuis le milieu des années 2000, une nouvelle approche en apprentissage automatique, l'apprentissage de réseaux profonds (deep learning), gagne en popularité. En effet, cette approche a démontré son efficacité pour résoudre divers problèmes en améliorant les résultats obtenus par d'autres techniques qui étaient considérées alors comme étant l'état de l'art. C'est le cas pour le domaine de la reconnaissance d'objets ainsi que pour la reconnaissance de la parole. Sachant cela, l’utilisation des réseaux profonds dans le domaine du Traitement Automatique du Langage Naturel (TALN, Natural Language Processing) est donc une étape logique à suivre. Cette thèse explore différentes structures de réseaux de neurones dans le but de modéliser le texte écrit, se concentrant sur des modèles simples, puissants et rapides à entraîner.

Transfert ultrarapide d’électron et transfert modéré d’énergie au sein d’assemblages supramoléculaires de colorants et d’un cluster de palladium

Résumé : Les transferts d’électrons photo-induits et d’énergie jouent un rôle primordial dans un grand nombre de processus photochimiques et photobiologiques, comme la respiration ou la photosynthèse. Une très grande quantité de systèmes à liaisons covalentes ont été conçus pour copier ces processus de transferts. Cependant, les progrès sont, en grande partie, limités par les difficultés rencontrées dans la synthèse de nouveaux couples de types donneurs-accepteurs. Récemment, des espèces utilisant des liaisons non-covalentes, comme les liaisons hydrogènes, les interactions [pi]-[pi], les liaisons de coordination métal-ligands ou encore les interactions électrostatiques sont le centre d’un nouvel intérêt du fait qu’ils soient plus faciles à synthétiser et à gérer pour obtenir des comportements de transferts d’électrons ou d’énergie plus flexibles et sélectifs. C’est dans cette optique que le travail de cette thèse a été mené, i.e. de concevoir des composés auto-assemblés avec des porphyrines et un cluster de palladium pour l’étude des transferts d’électrons photo-induits et d’énergie. Cette thèse se divise en quatre parties principales. Dans la première section, le chapitre 3, deux colorants porphyriniques, soit le 5-(4-carboxylphényl)-10, 15, 20-tristolyl(porphyrinato)zinc(II) (MCP, avec Na+ comme contre-ion) et 5, 15-bis(4-carboxylphényl)-15, 20-bistolyl(porphyrinato)zinc(II) (DCP, avec Na+ comme contre-ion) ont été utilisés comme donneurs d’électrons, et le [Pd3(dppm)3(CO)]2+ ([Pd32+], dppm = (Ph2P)2CH2, PF6‾ est le contre-ion) a été choisi comme accepteur d’électrons. La structure de l’assemblage [Pd32+]•••porphyrine a été élucidée par l’optimisation des géométries à l’aide de calculs DFT. La spectroscopie d’absorption transitoire (TAS) montre la vitesse de transferts d’électrons la plus rapide (< 85 fs, temps inférieurs à la limite de détection) jamais enregistrée pour ce type de système (porphyrine-accepteur auto-assemblés). Généralement, ces processus sont de l’ordre de l’échelle de la ps-ns. Cette vitesse est comparable aux plus rapides transferts d’électrons rapportés dans le cas de systèmes covalents de type porphyrine-accepteur rapide (< 85 fs, temps inférieurs à la limite de détection). Ce transfert d’électrons ultra-rapide (ket > 1.2 × 1013 s-1) se produit à l’état énergétique S1 des colorants dans une structure liée directement par des interactions ioniques, ce qui indique qu’il n’est pas nécessaire d’avoir de forts liens ou une géométrie courbée entre le donneur et l’accepteur. Dans une deuxième section, au chapitre 4, nous avons étudié en profondeur l’effet de l’utilisation de porphyrines à systèmes π-étendus sur le comportement des transferts d’électrons. Le colorant 9, 18, 27, 36-tétrakis-meso-(4-carboxyphényl)tétrabenzoporphyrinatozinc(II) (TCPBP, avec Na+ comme contre-ion) a été sélectionné comme candidat, et le 5, 10, 15, 20-tétrakis-meso-(4-carboxyphényl)porphyrineatozinc(II) (TCPP, avec Na+ comme contre-ion) a aussi été utilisé à des fins de comparaisons. TCPBP et TCPP ont, tous deux, été utilisés comme donneurs d’électrons pour fabriquer des assemblages supramoléculaires avec le cluster [Pd32+] comme accepteur d’électrons. Les calculs DFT ont été réalisés pour expliquer les structures de ces assemblages. Dans les conditions expérimentales, ces assemblages sont composés principalement d’une porphyrine avec 4 équivalents de clusters. Ces systèmes ont aussi été investigués par des mesures de quenching (perte de luminescence), par électrochimie et par d’autres techniques. Les transferts d’électrons (< 85 fs; temps inférieurs à la limite de détection) étaient aussi observés, de façon similaire aux assemblages MCP•••[Pd32+] et [Pd32+]•••DCP•••[Pd32+]. Les résultats nous indiquent que la modification de la structure de la porphyrine vers la tétrabenzoporphyrine ne semble pas influencer le comportement des cinétiques de transferts d’électrons (aller ou retour). Dans la troisième section, le chapitre 5, nous avons synthétisé la porphyrine hautement [pi]-conjuguée: 9, 18, 27, 36-tétra-(4-carboxyphényléthynyl)tétrabenzoporphyrinatozinc(II) (TCPEBP, avec Na+ comme contre-ion) par des fonctionnalisations en positions meso- et β, β-, qui présente un déplacement vers le rouge de la bande de Soret et des bandes Q. TCPEBP était utilisé comme donneur d’électrons pour fabriquer des motifs supramoléculaires avec le [Pd32+] comme accepteur d’électrons. Des expériences en parallèle ont été menées en utilisant la 5, 10, 15, 20-tétra-(4-carboxyphényl)éthynylporphyrinatozinc(II) (TCPEP, avec Na+ comme contre-ion). Des calculs DFT et TDDFT ont été réalisés pour de nouveau déterminer de façon théorique les structures de ces systèmes. Les constantes d’association pour les assemblages TCPEBP•••[Pd32+]x sont les plus élevées parmi tous les assemblages entre des porphyrines et le cluster de palladium rencontrés dans la littérature. La TAS a montré, encore une fois, des processus de transferts d’électrons dans des échelles de l’ordre de 75-110 fs. Cependant, les transferts de retour d’électrons sont aussi très rapides (< 1 ps), ce qui est un obstacle potentiel pour des applications en cellules solaires à pigment photosensible (DSSCs). Dans la quatrième section, le chapitre 6, les transferts d’énergie triplets (TET) ont été étudiés pour les assemblages MCP•••[Pd32+] et [Pd32+]•••DCP•••[Pd32+]. Les analyses spectrales des états transitoires dans l’échelle de temps de la ns-[mu]s démontrent de façon évidente les TETs; ceux-ci présentent des transferts d’énergie lents et/ou des vitesses moyennes pour des transferts d’énergie T1-T1 (3dye*•••[Pd32+] → dye•••3[Pd32+]*) opérant à travers exclusivement le mécanisme de Förster avec des valeurs de kET autour de ~ 1 × 105 s-1 selon les mesures d’absorption transitoires à 298 K. Des forces motrices non-favorables rendent ces types de processus non-opérants ou très lents dans les états T1. L’état T1 de [Pd32+] (~8190 cm-1) a été qualitativement déterminé par DFT et par la mise en évidence de l’émission S0 ← Tn retardée à 680-700 nm provenant de l’annihilation T1-T1, ce qui fait que ce cluster peut potentiellement agir comme un donneur à partir de ses états Tn, et accepteur à partir de T1 à l’intérieur de ces assemblages. Des pertes d’intensités de types statiques pour la phosphorescence dans le proche-IR sont observées à 785 nm. Ce travail démontre une efficacité modérée des colorants à base de porphyrines pour être impliquée dans des TETs avec des fragments organométalliques, et ce, même attachées grâce à des interactions ioniques. En conclusion, les assemblages ioniques à base de porphyrines et de clusters de palladium présentent des propriétés de transferts d’électrons S1 ultra-rapides, et des transferts d’énergie T1 de vitesses modérées, ce qui est utile pour de possibles applications comme outils optoélectroniques. D’autres études, plus en profondeur, sont présentement en progrès.