Machine learning for geospatial data : algorithms, software tools and case studies

Résumé Cette thèse est consacrée à l'analyse, la modélisation et la visualisation de données environnementales à référence spatiale à l'aide d'algorithmes d'apprentissage automatique (Machine Learning). L'apprentissage automatique peut être considéré au sens large comme une sous-catégorie de l'intelligence artificielle qui concerne particulièrement le développement de techniques et d'algorithmes permettant à une machine d'apprendre à partir de données. Dans cette thèse, les algorithmes d'apprentissage automatique sont adaptés pour être appliqués à des données environnementales et à la prédiction spatiale. Pourquoi l'apprentissage automatique ? Parce que la majorité des algorithmes d'apprentissage automatiques sont universels, adaptatifs, non-linéaires, robustes et efficaces pour la modélisation. Ils peuvent résoudre des problèmes de classification, de régression et de modélisation de densité de probabilités dans des espaces à haute dimension, composés de variables informatives spatialisées (« géo-features ») en plus des coordonnées géographiques. De plus, ils sont idéaux pour être implémentés en tant qu'outils d'aide à la décision pour des questions environnementales allant de la reconnaissance de pattern à la modélisation et la prédiction en passant par la cartographie automatique. Leur efficacité est comparable au modèles géostatistiques dans l'espace des coordonnées géographiques, mais ils sont indispensables pour des données à hautes dimensions incluant des géo-features. Les algorithmes d'apprentissage automatique les plus importants et les plus populaires sont présentés théoriquement et implémentés sous forme de logiciels pour les sciences environnementales. Les principaux algorithmes décrits sont le Perceptron multicouches (MultiLayer Perceptron, MLP) - l'algorithme le plus connu dans l'intelligence artificielle, le réseau de neurones de régression généralisée (General Regression Neural Networks, GRNN), le réseau de neurones probabiliste (Probabilistic Neural Networks, PNN), les cartes auto-organisées (SelfOrganized Maps, SOM), les modèles à mixture Gaussiennes (Gaussian Mixture Models, GMM), les réseaux à fonctions de base radiales (Radial Basis Functions Networks, RBF) et les réseaux à mixture de densité (Mixture Density Networks, MDN). Cette gamme d'algorithmes permet de couvrir des tâches variées telle que la classification, la régression ou l'estimation de densité de probabilité. L'analyse exploratoire des données (Exploratory Data Analysis, EDA) est le premier pas de toute analyse de données. Dans cette thèse les concepts d'analyse exploratoire de données spatiales (Exploratory Spatial Data Analysis, ESDA) sont traités selon l'approche traditionnelle de la géostatistique avec la variographie expérimentale et selon les principes de l'apprentissage automatique. La variographie expérimentale, qui étudie les relations entre pairs de points, est un outil de base pour l'analyse géostatistique de corrélations spatiales anisotropiques qui permet de détecter la présence de patterns spatiaux descriptible par une statistique. L'approche de l'apprentissage automatique pour l'ESDA est présentée à travers l'application de la méthode des k plus proches voisins qui est très simple et possède d'excellentes qualités d'interprétation et de visualisation. Une part importante de la thèse traite de sujets d'actualité comme la cartographie automatique de données spatiales. Le réseau de neurones de régression généralisée est proposé pour résoudre cette tâche efficacement. Les performances du GRNN sont démontrées par des données de Comparaison d'Interpolation Spatiale (SIC) de 2004 pour lesquelles le GRNN bat significativement toutes les autres méthodes, particulièrement lors de situations d'urgence. La thèse est composée de quatre chapitres : théorie, applications, outils logiciels et des exemples guidés. Une partie importante du travail consiste en une collection de logiciels : Machine Learning Office. Cette collection de logiciels a été développée durant les 15 dernières années et a été utilisée pour l'enseignement de nombreux cours, dont des workshops internationaux en Chine, France, Italie, Irlande et Suisse ainsi que dans des projets de recherche fondamentaux et appliqués. Les cas d'études considérés couvrent un vaste spectre de problèmes géoenvironnementaux réels à basse et haute dimensionnalité, tels que la pollution de l'air, du sol et de l'eau par des produits radioactifs et des métaux lourds, la classification de types de sols et d'unités hydrogéologiques, la cartographie des incertitudes pour l'aide à la décision et l'estimation de risques naturels (glissements de terrain, avalanches). Des outils complémentaires pour l'analyse exploratoire des données et la visualisation ont également été développés en prenant soin de créer une interface conviviale et facile à l'utilisation. Machine Learning for geospatial data: algorithms, software tools and case studies Abstract The thesis is devoted to the analysis, modeling and visualisation of spatial environmental data using machine learning algorithms. In a broad sense machine learning can be considered as a subfield of artificial intelligence. It mainly concerns with the development of techniques and algorithms that allow computers to learn from data. In this thesis machine learning algorithms are adapted to learn from spatial environmental data and to make spatial predictions. Why machine learning? In few words most of machine learning algorithms are universal, adaptive, nonlinear, robust and efficient modeling tools. They can find solutions for the classification, regression, and probability density modeling problems in high-dimensional geo-feature spaces, composed of geographical space and additional relevant spatially referenced features. They are well-suited to be implemented as predictive engines in decision support systems, for the purposes of environmental data mining including pattern recognition, modeling and predictions as well as automatic data mapping. They have competitive efficiency to the geostatistical models in low dimensional geographical spaces but are indispensable in high-dimensional geo-feature spaces. The most important and popular machine learning algorithms and models interesting for geo- and environmental sciences are presented in details: from theoretical description of the concepts to the software implementation. The main algorithms and models considered are the following: multi-layer perceptron (a workhorse of machine learning), general regression neural networks, probabilistic neural networks, self-organising (Kohonen) maps, Gaussian mixture models, radial basis functions networks, mixture density networks. This set of models covers machine learning tasks such as classification, regression, and density estimation. Exploratory data analysis (EDA) is initial and very important part of data analysis. In this thesis the concepts of exploratory spatial data analysis (ESDA) is considered using both traditional geostatistical approach such as_experimental variography and machine learning. Experimental variography is a basic tool for geostatistical analysis of anisotropic spatial correlations which helps to understand the presence of spatial patterns, at least described by two-point statistics. A machine learning approach for ESDA is presented by applying the k-nearest neighbors (k-NN) method which is simple and has very good interpretation and visualization properties. Important part of the thesis deals with a hot topic of nowadays, namely, an automatic mapping of geospatial data. General regression neural networks (GRNN) is proposed as efficient model to solve this task. Performance of the GRNN model is demonstrated on Spatial Interpolation Comparison (SIC) 2004 data where GRNN model significantly outperformed all other approaches, especially in case of emergency conditions. The thesis consists of four chapters and has the following structure: theory, applications, software tools, and how-to-do-it examples. An important part of the work is a collection of software tools - Machine Learning Office. Machine Learning Office tools were developed during last 15 years and was used both for many teaching courses, including international workshops in China, France, Italy, Ireland, Switzerland and for realizing fundamental and applied research projects. Case studies considered cover wide spectrum of the real-life low and high-dimensional geo- and environmental problems, such as air, soil and water pollution by radionuclides and heavy metals, soil types and hydro-geological units classification, decision-oriented mapping with uncertainties, natural hazards (landslides, avalanches) assessments and susceptibility mapping. Complementary tools useful for the exploratory data analysis and visualisation were developed as well. The software is user friendly and easy to use.

Initial results on in vivo human coronary MR angiography at 7 T.

Seven tesla (T) MR imaging is potentially promising for the morphologic evaluation of coronary arteries because of the increased signal-to-noise ratio compared to lower field strengths, in turn allowing improved spatial resolution, improved temporal resolution, or reduced scanning times. However, there are a large number of technical challenges, including the commercial 7 T systems not being equipped with homogeneous body radiofrequency coils, conservative specific absorption rate constraints, and magnified sample-induced amplitude of radiofrequency field inhomogeneity. In the present study, an initial attempt was made to address these challenges and to implement coronary MR angiography at 7 T. A single-element radiofrequency transmit and receive coil was designed and a 7 T specific imaging protocol was implemented, including significant changes in scout scanning, contrast generation, and navigator geometry compared to current protocols at 3 T. With this methodology, the first human coronary MR images were successfully obtained at 7 T, with both qualitative and quantitative findings being presented.

Initial experience with hybrid surgery in congenital heart disease in a single center : P171

Introduction: A hybrid intervention is a joint procedure involving the interventional cardiologist and the cardiac surgeon. At our institution we have opted for this type of approach in congenital heart disease since 2005. We report here our initial experience. Cases: 1. A 3 year old boy with double aortic arch and multiple muscular ventricular septal defects (VSD),was readdressed for pulmonary band (PAB) removal and residual VSD closure after previous palliation. After surgical removal of the PAB, the surgeon provided a minimal transventricular access for placement of a 6mm Amplatzer® muscular VSD occluder by the cardiologist under transoesophageal guidance. The patient was extubated the same day and discharged after 5 days. 2. An 8 year old girl with Williams syndrome was followed for two large VSDs and severe peripheral pulmonary arteries (PA) stenosis. The membranous VSD was closed surgically, the muscular VSD during the same operation by direct placement of a 12 mm Amplatzer® muscular VSD occluder. During rewarming, balloon angioplasty of peripheral PA stenosis was achieved under fluoroscopy. Patient was extubated the following day and discharged after 8 days. 3. A 9 year old boy post tetralogy of Fallot repair had severe distal stenosis of the right ventricular to PA conduit.With patient on partial cardiopulmonary bypass, an incision was made on the conduit and a CP 8 Zig 16 stent placed on the stenosis. The child passed on full bypass and the definitive placement of the stent achieved. The child was extubated at the end of the intervention and discharged after 6 days. 4. A newborn presented at 2 days life with complex aortic arch anatomy: left aortic arch and right descending thoracic aorta perfused directly from a right arterial duct and left PA atresia. The arterial duct was stented with a Genesis XD stent dilated at 7mm. Two days later the cardiac surgeon made banded the right PA. The child was extubated after the operation and discharged a week later. Conclusion: Hybrid approach opens new ways of correction or palliation in congenital heart disease with encouraging results and less morbidity.

Free-breathing T2 mapping at 3T for the monitoring of cardiac allograft rejection: initial results

rejection can lead to loss of function. Histological reading of endomyocardial biopsy remains the "gold standard" for guiding immunosuppression, despite its methodological limitations (sampling error and interobserver variability). The measurement of the T2 relaxation time has been suggested for detection of allograft rejection, on the pathophysiological basis that the T2 relaxation time prolongs with local edema resulting from acute allograft rejection. Using breath-held cardiac magnetic resonance T2 mapping at 1.5 T, Usman et al. (CircCardiovascImaging2012) detected moderate allograft rejection (grade 2R, ISHLT 2004). With modern immunosuppression grade 2R rejection has become a rare event, but the need remains for a technique that permits the discrimination of absent (grade 0R) and mild rejection (grade 1R). We therefore investigated whether an increase of magnetic field strength to 3T and the use of real-time navigator-gated respiration compensation allow for an increase in the sensitivity of T2 relaxation time detection that is necessary to achieve this discrimination. Methods: Eighteen patients received EMB (Tan et al., ArchPatholLabMed2007) and cardiac T2 mapping on the same day. Reading of T2 maps was blinded to the histological results. For final analysis, 3 cases with known 2R rejection at the time of T2 mapping were added, yielding 21 T2 mapping sessions. A respiration-navigator-gated radial gradient-recalled-echo pulse sequence (resolution 1.17 mm2, matrix 2562, trigger time 3 heartbeats, T2 preparation duration TET2 Prep = 60/30/0 ms) was applied to obtain 3 short-axis T2 maps (van Heeswijk et al., JACCCardiovascImaging2012), which were segmented according to AHA guidelines (Cerqueira et al, Circulation2001). The highest segmental T2 values were grouped according to histological rejection grade and differences were analyzed by Student's t-test, except for the non-blinded cases with 2R rejection. The degree of discrimination was determined using the Spearman's ranked correlation test. Results: The high-quality T2 maps allowed for visual differentiation of the rejection degrees (Figure 1), and the correlation of T2 mapping with the histological grade of acute cellular rejection was significant (Spearman's r = 0.56, p = 0.007). The 0R (n = 15) and 1R (n = 3) degrees demonstrated significantly different T2 values (46.9 ± 5.0 and 54.3 ± 3.0 ms, p = 0.02, Figure 2). Cases with 2R rejection showed clear T2 elevation (T2 = 60.3 ± 16.2 ms). Conclusions: This pilot study demonstrates that non-invasive free-breathing cardiac T2 mapping at 3T discriminates between no and mild cardiac allograft rejection. Confirmation of these encouraging results in a larger cohort should consider a study able to show equivalency or superiority of T2 mapping.

Modélisation par automate cellulaire des phénomènes diagénétiques des plateformes carbonatées : calibration et paramétrage à partir de deux cas d'études : l'Urgonien du Vercors (Crétacé inférieur, SE France) et les Calcaires Gris du Mont Compomolon (Lias, NE Italie)

Une fois déposé, un sédiment est affecté au cours de son enfouissement par un ensemble de processus, regroupé sous le terme diagenèse, le transformant parfois légèrement ou bien suffisamment pour le rendre méconnaissable. Ces modifications ont des conséquences sur les propriétés pétrophysiques qui peuvent être positives ou négatives, c'est-à-dire les améliorer ou bien les détériorer. Une voie alternative de représentation numérique des processus, affranchie de l'utilisation des réactions physico-chimiques, a été adoptée et développée en mimant le déplacement du ou des fluides diagénétiques. Cette méthode s'appuie sur le principe d'un automate cellulaire et permet de simplifier les phénomènes sans sacrifier le résultat et permet de représenter les phénomènes diagénétiques à une échelle fine. Les paramètres sont essentiellement numériques ou mathématiques et nécessitent d'être mieux compris et renseignés à partir de données réelles issues d'études d'affleurements et du travail analytique effectué. La représentation des phénomènes de dolomitisation de faible profondeur suivie d'une phase de dédolomitisation a été dans un premier temps effectuée. Le secteur concerne une portion de la série carbonatée de l'Urgonien (Barrémien-Aptien), localisée dans le massif du Vercors en France. Ce travail a été réalisé à l'échelle de la section afin de reproduire les géométries complexes associées aux phénomènes diagénétiques et de respecter les proportions mesurées en dolomite. De plus, la dolomitisation a été simulée selon trois modèles d'écoulement. En effet, la dédolomitisation étant omniprésente, plusieurs hypothèses sur le mécanisme de dolomitisation ont été énoncées et testées. Plusieurs phases de dolomitisation per ascensum ont été également simulées sur des séries du Lias appartenant aux formations du groupe des Calcaire Gris, localisées au nord-est de l'Italie. Ces fluides diagénétiques empruntent le réseau de fracturation comme vecteur et affectent préférentiellement les lithologies les plus micritisées. Cette étude a permis de mettre en évidence la propagation des phénomènes à l'échelle de l'affleurement. - Once deposited, sediment is affected by diagenetic processes during their burial history. These diagenetic processes are able to affect the petrophysical properties of the sedimentary rocks and also improve as such their reservoir capacity. The modelling of diagenetic processes in carbonate reservoirs is still a challenge as far as neither stochastic nor physicochemical simulations can correctly reproduce the complexity of features and the reservoir heterogeneity generated by these processes. An alternative way to reach this objective deals with process-like methods, which simplify the algorithms while preserving all geological concepts in the modelling process. The aim of the methodology is to conceive a consistent and realistic 3D model of diagenetic overprints on initial facies resulting in petrophysical properties at a reservoir scale. The principle of the method used here is related to a lattice gas automata used to mimic diagenetic fluid flows and to reproduce the diagenetic effects through the evolution of mineralogical composition and petrophysical properties. This method developed in a research group is well adapted to handle dolomite reservoirs through the propagation of dolomitising fluids and has been applied on two case studies. The first study concerns a mid-Cretaceous rudist and granular platform of carbonate succession (Urgonian Fm., Les Gorges du Nan, Vercors, SE France), in which several main diagenetic stages have been identified. The modelling in 2D is focused on dolomitisation followed by a dédolomitisation stage. For the second study, data collected from outcrops on the Venetian platform (Lias, Mont Compomolon NE Italy), in which several diagenetic stages have been identified. The main one is related to per ascensum dolomitisation along fractures. In both examples, the evolution of the effects of the mimetic diagenetic fluid on mineralogical composition can be followed through space and numerical time and help to understand the heterogeneity in reservoir properties. Carbonates, dolomitisation, dédolomitisation, process-like modelling, lattice gas automata, random walk, memory effect.

Therapeutic concepts in adult and paediatric eosinophilic oesophagitis.

Eosinophilic oesophagitis (EoE) was first described in the early 1990s. Although initially reported to be a rare entity, EoE has rapidly become a regularly diagnosed disease with a prevalence of approximately 1 in 2,000 individuals in the USA and Europe. The disease is characterized by a combination of oesophageal dysfunction and predominant eosinophilic infiltration of the oesophageal tissue. At diagnosis, other diseases that can be associated with oesophageal eosinophilic infiltration must be ruled out. Children with EoE present with a wide variety of symptoms, whereas adults mostly present with dysphagia for solid food and chest pain. Histologic features of EoE resemble those of T-helper type 2 inflammation. Endoscopy should be carried out to establish the diagnosis, but endoscopic abnormalities are not pathognomonic for EoE and the examination might not show histologic abnormality. Treatment modalities for EoE include drugs (corticosteroids, PPIs, antiallergic and biologic agents), hypoallergenic diets and oesophageal dilatation for strictures that are unresponsive to medical therapy. Unresolved eosinophilic inflammation leads to the formation of oesophageal strictures, which probably increase the risk of food bolus impactions. To date, long-term strategies for the therapeutic management of this chronic inflammatory disease remain poorly defined.

A game theoretical approach to the algebraic counterpart of the Wagner hierarchy

La hiérarchie de Wagner constitue à ce jour la plus fine classification des langages ω-réguliers. Par ailleurs, l'approche algébrique de la théorie de langages formels montre que ces ensembles ω-réguliers correspondent précisément aux langages reconnaissables par des ω-semigroupes finis pointés. Ce travail s'inscrit dans ce contexte en fournissant une description complète de la contrepartie algébrique de la hiérarchie de Wagner, et ce par le biais de la théorie descriptive des jeux de Wadge. Plus précisément, nous montrons d'abord que le degré de Wagner d'un langage ω-régulier est effectivement un invariant syntaxique. Nous définissons ensuite une relation de réduction entre ω-semigroupes pointés par le biais d'un jeu infini de type Wadge. La collection de ces structures algébriques ordonnée par cette relation apparaît alors comme étant isomorphe à la hiérarchie de Wagner, soit un quasi bon ordre décidable de largeur 2 et de hauteur ω. Nous exposons par la suite une procédure de décidabilité de cette hiérarchie algébrique : on décrit une représentation graphique des ω-semigroupes finis pointés, puis un algorithme sur ces structures graphiques qui calcule le degré de Wagner de n'importe quel élément. Ainsi le degré de Wagner de tout langage ω-régulier peut être calculé de manière effective directement sur son image syntaxique. Nous montrons ensuite comment construire directement et inductivement une structure de n''importe quel degré. Nous terminons par une description détaillée des invariants algébriques qui caractérisent tous les degrés de cette hiérarchie. Abstract The Wagner hierarchy is known so far to be the most refined topological classification of ω-rational languages. Also, the algebraic study of formal languages shows that these ω-rational sets correspond precisely to the languages recognizable by finite pointed ω-semigroups. Within this framework, we provide a construction of the algebraic counterpart of the Wagner hierarchy. We adopt a hierarchical game approach, by translating the Wadge theory from the ω-rational language to the ω-semigroup context. More precisely, we first show that the Wagner degree is indeed a syntactic invariant. We then define a reduction relation on finite pointed ω-semigroups by means of a Wadge-like infinite two-player game. The collection of these algebraic structures ordered by this reduction is then proven to be isomorphic to the Wagner hierarchy, namely a well-founded and decidable partial ordering of width 2 and height $\omega^\omega$. We also describe a decidability procedure of this hierarchy: we introduce a graph representation of finite pointed ω-semigroups allowing to compute their precise Wagner degrees. The Wagner degree of every ω-rational language can therefore be computed directly on its syntactic image. We then show how to build a finite pointed ω-semigroup of any given Wagner degree. We finally describe the algebraic invariants characterizing every Wagner degree of this hierarchy.

Conceptualisation et emploi du passé composé et de l'imparfait en français langue étrangère (L3) au Sri Lanka : l'impact du singhalais langue maternelle (L1) et de l'anglais langue seconde (L2)

Résumé: Notre étude chevauche deux domaines de recherche quasi indissociables : ceux de la linguistique et de la didactique des langues. Comme l'indique le sujet, elle examine la conceptualisation et l'emploi de deux notions aspecto-temporelles du français (le passé composé et l'imparfait), sous l'impact des connaissances grammaticales déjà acquises sur deux autres langues : le singhalais et l'anglais. Notre recherche relève des domaines de la psycholinguistique, de la linguistique acquisitionnelle et de la linguistique comparative. Toutefois, dans le cadre de cette étude, nous examinons ces notions grammaticales françaises et leurs équivalents présumés dans les deux autres langues comme étant des concepts relevant des langues à statuts sociaux spécifiques [à savoir, langue maternelle (L1), langue seconde (L2) et langue étrangère (L3)], dans un contexte particulier d'enseignement/apprentissage et d'acquisition de langue [à savoir, le contexte d'enseignement/apprentissage et d'acquisition du français langue étrangère (FLE) au Sri Lanka]. En ce sens, notre étude est également liée aux domaines de la sociolinguistique et de la didactique des langues, notamment, étrangères. Ce qui pourrait probablement distinguer cette recherche des autres, c'est qu'elle aborde certaines questions linguistiques et didactiques peu étudiées jusqu'ici. Entre autres, l'influence de deux langues sur l'enseignement/apprentissage d'une L3, l'enseignement/apprentissage des langues dans des contextes exolingues et le rôle des transferts dans la conceptualisation des notions grammaticales. Pourtant, lorsque nous avons choisi le contexte d'apprentissage du FLE au Sri Lanka comme terrain de recherche, nous avons également visé d'autres objectifs : examiner les systèmes verbaux de trois langues dont l'imbrication n'a pas encore été objet d'étude ; examiner le système verbal aspecto-temporel peu explicité du singhalais à la lumière des descriptions linguistiques occidentales ; vérifier certains préjugés concernant les liens de proximité et de distance entre les trois langues choisies et étudier les causes de ces préjugés. Notre corpus provient de plusieurs classes de FLE au Sri Lanka. Le public observé était constitué d'adolescents ou d'adultes bilingues ayant le singhalais en L1 et l'anglais en L2. Les cours choisis se distinguaient les uns des autres par plusieurs critères, mais travaillaient tous sur les notions du passé composé et de l'imparfait. A la conclusion de notre étude, nous avons constaté qu'un nombre important de nos hypothèses initiales se sont avérées véridiques. A titre d'exemples, les transferts entre les langues premières et la langue cible sont récurrents et non négligeables chez l'écrasante majorité des apprenants exolingues observés, et parfois, même chez leurs enseignants; si ces apprenants recourent à ces langues pour étayer leur apprentissage, ni leurs enseignants ni leurs manuels provenant de l'étranger ne les guident dans ce travail; les transferts ayant l'anglais pour origine l'emportent considérablement sur ceux provenant du singhalais. De même, suite à l'analyse contrastive des trois systèmes verbaux aspecto-temporels et à l'analyse du corpus, nous avons également eu un résultat imprévu : contrairement à une représentation répandue chez les apprenants singhalais, il existe des points convergents entre leur L1 et le français ; du moins, au niveau de l'emploi de certains temps du passé. Un fait dont on était jusqu'ici ignorants mais dont on peut sûrement profiter dans les cours de FLE au Sri Lanka. Suite à ces observations et à la fin de notre thèse, nous avons fait quelques recommandations didactiques afin d'améliorer les conditions d'enseignement/apprentissage des langues étrangères, au Sri Lanka et ailleurs. Abstract: Our research is related to the fields of both linguistics and didactics, two research areas which are almost inseparable. As the title shows, the thesis examines the issue of conceptualizing and using of two grammatical (aspectual and temporal) concepts of the French language (le passé composé and l'imparfait), under the influence of previously acquired grammatical knowledge of two other languages: Sinhalese and English. Thus, our research is linked to the domains of psycholinguistics, acquisitional linguistics and comparative linguistics. However, within the framework of this study, we will consider the above-mentioned two French grammatical concepts and their presumed equivalents in the other two languages as concepts belonging to three languages with specific social status [i.e. first language (L1), second language (L2) and foreign language (L3)], taught/learnt/acquired in a particular language teaching/learning context [the context of teaching/learning of French as a foreign language (FFL) in Sri Lanka]. In that sense, our study is also associated with the fields of sociolinguistics and language teaching, especially foreign language teaching. What could probably make this study outstanding is that it studies certain linguistic and didactic issues which have not yet been studied. For example, it examines, among other issues, the following: the influence of two languages (i.e. mother tongue -L1 & second language -L2) on the teaching/learning process of a third language (i.e. foreign language- L3); foreign language teaching and learning in an exolingual context (where the target language is not spoken outside the classroom); the role of language transfers in the process of grammatical notion conceptualization. However, in selecting the FFL teaching/learning context in Sri Lanka as our field of research, we had further objectives in mind : i.e. 1) studying the verb systems of three languages whose combination has never been studied before ; 2) studying the aspectual-temporal formation of the Sinhalese verb system (which is hardly taught explicitly) in the light of the linguistic descriptions of dominant European languages; 3) verifying certain preconceived ideas regarding the proximity and the distance between the three chosen languages, and 4) studying the causes for these preconceptions. Our corpus is obtained from a number of FFL classes in Sri Lanka. The observed student groups consisted of bilingual adolescents and adults whose first language (L1) was Sinhalese and the second language (L2) was English. The observed classes differed in many ways but in each of those classes, a common factor was that the students had been learning some aspect of the two grammatical concepts, le passé composé and l'imparfait. Having completed our study, we now see that a considerable number of our initial hypotheses are proven correct. For example, in the exolingual French language teaching/learning context in Sri Lanka where we carried out our research, language transfers between the first and target languages were recurrent and numerous in the work of the greater majority of the observed language learners, and even their teachers; these transfers were so frequent that they could hardly be ignored during the teaching/learning process ; although learners turned to their first languages to facilitate the learning process of a new language, neither their teachers, nor their text books helped them in this task; the transfers originating from English were far too numerous than those originating from Sinhalese; however, contrary to the popular belief among many Sinhalese learners of French, the contrastive analysis of the three aspectual-temporal verb systems and the study of our corpus helped us in proving that there are common linguistic features between the Sinhalese and the French languages ; at least, when it comes to using some of their past tenses. This is a fact which had been ignored up to now but which could probably be used to improve French teaching/learning in Sri Lanka. Taking all observations into account, we made some pedagogical recommendations in the concluding part of our thesis with the view of improving foreign language teaching/learning in Sri Lanka, and elsewhere.