Understanding deep architectures and the effect of unsupervised pre-training

Cette thèse porte sur une classe d'algorithmes d'apprentissage appelés architectures profondes. Il existe des résultats qui indiquent que les représentations peu profondes et locales ne sont pas suffisantes pour la modélisation des fonctions comportant plusieurs facteurs de variation. Nous sommes particulièrement intéressés par ce genre de données car nous espérons qu'un agent intelligent sera en mesure d'apprendre à les modéliser automatiquement; l'hypothèse est que les architectures profondes sont mieux adaptées pour les modéliser. Les travaux de Hinton (2006) furent une véritable percée, car l'idée d'utiliser un algorithme d'apprentissage non-supervisé, les machines de Boltzmann restreintes, pour l'initialisation des poids d'un réseau de neurones supervisé a été cruciale pour entraîner l'architecture profonde la plus populaire, soit les réseaux de neurones artificiels avec des poids totalement connectés. Cette idée a été reprise et reproduite avec succès dans plusieurs contextes et avec une variété de modèles. Dans le cadre de cette thèse, nous considérons les architectures profondes comme des biais inductifs. Ces biais sont représentés non seulement par les modèles eux-mêmes, mais aussi par les méthodes d'entraînement qui sont souvent utilisés en conjonction avec ceux-ci. Nous désirons définir les raisons pour lesquelles cette classe de fonctions généralise bien, les situations auxquelles ces fonctions pourront être appliquées, ainsi que les descriptions qualitatives de telles fonctions. L'objectif de cette thèse est d'obtenir une meilleure compréhension du succès des architectures profondes. Dans le premier article, nous testons la concordance entre nos intuitions---que les réseaux profonds sont nécessaires pour mieux apprendre avec des données comportant plusieurs facteurs de variation---et les résultats empiriques. Le second article est une étude approfondie de la question: pourquoi l'apprentissage non-supervisé aide à mieux généraliser dans un réseau profond? Nous explorons et évaluons plusieurs hypothèses tentant d'élucider le fonctionnement de ces modèles. Finalement, le troisième article cherche à définir de façon qualitative les fonctions modélisées par un réseau profond. Ces visualisations facilitent l'interprétation des représentations et invariances modélisées par une architecture profonde.

Étude de l'influence de la perte de masse sur l'évolution d'étoiles de plusieurs types

Cette thèse a été réalisée en cotutelle. Pour la forme, Gérard Jasniewicz était mon codirecteur 'officiel' en France, bien que mon codirecteur était plutôt Olivier Richard qui m'a encadré lorsque j'étais en France.

Analyse des paramètres atmosphériques des étoiles naines blanches dans le voisinage solaire

Ce mémoire présente une analyse homogène et rigoureuse de l’échantillon d’étoiles naines blanches situées à moins de 20 pc du Soleil. L’objectif principal de cette étude est d’obtenir un modèle statistiquement viable de l’échantillon le plus représentatif de la population des naines blanches. À partir de l’échantillon défini par Holberg et al. (2008), il a fallu dans un premier temps réunir le plus d’information possible sur toutes les candidates locales sous la forme de spectres visibles et de données photométriques. En utilisant les modèles d’atmosphère de naines blanches les plus récents de Tremblay & Bergeron (2009), ainsi que différentes techniques d’analyse, il a été permis d’obtenir, de façon homogène, les paramètres atmosphériques (Teff et log g) des naines blanches de cet échantillon. La technique spectroscopique, c.-à-d. la mesure de Teff et log g par l’ajustement des raies spectrales, fut appliquée à toutes les étoiles de notre échantillon pour lesquelles un spectre visible présentant des raies assez fortes était disponible. Pour les étoiles avec des données photométriques, la distribution d’énergie combinée à la parallaxe trigonométrique, lorsque mesurée, permettent de déterminer les paramètres atmosphériques ainsi que la composition chimique de l’étoile. Un catalogue révisé des naines blanches dans le voisinage solaire est présenté qui inclut tous les paramètres atmosphériques nouvellement determinés. L’analyse globale qui en découle est ensuite exposée, incluant une étude de la distribution de la composition chimique des naines blanches locales, de la distribution de masse et de la fonction luminosité.

Chasseurs de bisons : apports de l’archéozoologie et de la biogéochimie isotopique à l’étude palethnographique et paléoéthologique du gisement épigravettien d’Amvrosievka (Ukraine)

Réalisé en cotutelle avec le Département de Préhistoire du Muséum national d’Histoire naturelle (Paris, France), École doctorale « Sciences de la nature et de l’Homme » (ED 227)

Entre conservation et développement local : étude des projets écotouristiques dans deux groupes quechua au Pérou

Depuis les années 1980, les projets intégrés de conservation et de développement (PICD) sont des modèles fonctionnels de développement durable. L’écotourisme est une de ces stratégies, combinant les objectifs sociaux et économiques de développement pour les populations locales dans un contexte de conservation des ressources naturelles. Cette maîtrise étudie un projet écotouristique réalisé dans la zone de transition du parc national Huascarán (Pérou) dans deux communautés quechuaphones, Vicos et Humachucco. Un PICD « réussi » combine la participation et la satisfaction des besoins de la population tout en contribuant à la conservation des écosystèmes. Cette étude a donc deux objectifs principaux : 1) une analyse de la participation pour mieux comprendre si et comment ce projet a su impliquer les populations et pour connaitre les facteurs favorisant un partenariat entre différents acteurs du projet; 2) une analyse des impacts environnementaux, économiques et socioculturels de l’écotourisme pour déterminer si les besoins des populations et les objectifs du projet ont été atteints, apportant ainsi une nouvelle dynamique à la communauté. La méthodologie combine les approches de l’écologie culturelle, de l’approche exploratoire et de l’étude de cas. Les données sont issues du terrain de recherche, soit des données écrites, de l’observation participante et des entretiens semi-dirigés. Elles ont été traitées en utilisant différentes grilles d’analyse. Les résultats démontrent que, malgré un manque de clarté et de transparence, de nombreux efforts ont permis de favoriser la participation et d’impliquer la population locale, créant des impacts économiques favorables.

Normativité et responsabilité sociale des entreprises : L’illustration d’une construction polysémique du droit de part et d’autre de l’Atlantique

Les thèmes de la RSE et du développement durable et ses implications au plan juridique se font ressentir avec acuité dans le contexte financier difficile rencontré par les économies des plus grandes puissances industrielles. La crise économique est indéniablement protéiforme et se double d’une crise sociétale : tant sociale qu’environnementale. Cette crise est une alerte d’ampleur dont les organisations supranationales et les Etats ne doivent pas ignorer le signal. Les mauvais calculs et les déraisons de l’homme économique n’amènent-ils pas à repenser les modèles néo-classiques ? Pour le juriste constatant les mutations économiques, culturelles, sociologiques, environnementales et sociales des sociétés modernes, une question se pose : quelle est la part du droit dans cette évolution ? Les principes ordinaires, les catégories usuelles, sont bouleversés par un droit composite, protéiforme, aux contours flous, sans cesse remanié. Au regard de la multiplicité des normes qui interviennent sur le terrain de la RSE (normes internationales, nationales, et locales ; normes publiques, privées, et semi-privées), il est proposé au lecteur de dresser un bilan de la construction juridique dont la RSE est l’objet. Dans ce cadre, la norme est comprise au-delà de la notion stricto sensu de règle de droit dans une acception large comme un instrument de référence. Au regard des évolutions contemporaines de la construction du droit, ce sont les nouveaux attributs du droit et l’apparition de nouveaux modèles régulatoires que nous nous proposons de mettre en lumière au travers de l’exemple de la RSE. Dans cette étude, nous montrons que la normativité entourant la RSE constitue un exemple contemporain de droit postmoderne.

La gestion des plantes médicinales chez les communautés autochtones Nahuas de la Huasteca Potosina, Mexique

Les plantes médicinales jouent un rôle central, tant pour la médicine traditionnelle de certaines cultures, que pour la satisfaction d’une demande commerciale, souvent lointaine. Face à la forte pression qui pèse actuellement sur les populations de plantes médicinales - due à l'augmentation de la surexploitation commerciale et à la perte d'habitats - il est crucial de trouver des options qui permettront une gestion durable de cette ressource tout en contribuant à maintenir le bien-être socioéconomique des communautés locales qui en dépendent. Ainsi il est important de comprendre les perceptions que les populations ont des plantes médicinales, de la façon de les exploiter et de les gérer. L’objectif, donc, de ce projet est de mieux comprendre les interactions existantes entre savoir traditionnel et gestion des plantes médicinales. La présente étude de cas constitue une étude géographique et ethnobotanique inductive/exploratoire. Nous dressons dans cette recherche le portrait des dynamiques utilisées par les communautés Nahuas de la Huasteca Potosina pour la gestion des plantes médicinales. L’information qui est présentée a été obtenue par une combinaison de données descriptives, historiques, qualitatives, quelques unes quantitatives, qui sont le produit d’une revue bibliographique et d’un travail de terrain. Notre recherche démontre un éventail de pratiques de gestion, d’intérêts, de valeurs ainsi que de représentations sociales des plantes médicinales au sein d’une même ethnie. Cette étude met en évidence l’importance des pratiques locales de gestion pour élaborer des recommandations dans le domaine de la gestion durable des plantes médicinales.

Structure de la distribution de probabilités de l'état GHZ sous l'action locale de transformations du groupe U(2)

Dans ce mémoire, je démontre que la distribution de probabilités de l'état quantique Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) sous l'action locale de mesures de von Neumann indépendantes sur chaque qubit suit une distribution qui est une combinaison convexe de deux distributions. Les coefficients de la combinaison sont reliés aux parties équatoriales des mesures et les distributions associées à ces coefficients sont reliées aux parties réelles des mesures. Une application possible du résultat est qu'il permet de scinder en deux la simulation de l'état GHZ. Simuler, en pire cas ou en moyenne, un état quantique comme GHZ avec des ressources aléatoires, partagées ou privées, et des ressources classiques de communication, ou même des ressources fantaisistes comme les boîtes non locales, est un problème important en complexité de la communication quantique. On peut penser à ce problème de simulation comme un problème où plusieurs personnes obtiennent chacune une mesure de von Neumann à appliquer sur le sous-système de l'état GHZ qu'il partage avec les autres personnes. Chaque personne ne connaît que les données décrivant sa mesure et d'aucune façon une personne ne connaît les données décrivant la mesure d'une autre personne. Chaque personne obtient un résultat aléatoire classique. La distribution conjointe de ces résultats aléatoires classiques suit la distribution de probabilités trouvée dans ce mémoire. Le but est de simuler classiquement la distribution de probabilités de l'état GHZ. Mon résultat indique une marche à suivre qui consiste d'abord à simuler les parties équatoriales des mesures pour pouvoir ensuite savoir laquelle des distributions associées aux parties réelles des mesures il faut simuler. D'autres chercheurs ont trouvé comment simuler les parties équatoriales des mesures de von Neumann avec de la communication classique dans le cas de 3 personnes, mais la simulation des parties réelles résiste encore et toujours.

Homogeneity and heterogeneity of political traditions in the remaking of world order

Deux décennies après la chute de l'URSS (1991), ce mémoire propose une réévaluation de la thèse de Francis Fukuyama sur la Fin de l'Histoire, élaborée en 1989, qui postule qu'avec la chute de l'URSS aucune idéologie ne peut rivaliser avec la démocratie libérale capitaliste; et de la thèse de Samuel P. Huntington sur le Choc des civilisations, élaborée en 1993, qui pose l'existence d'un nombre fini de civilisations homogènes et antagonistes. Pourtant, lorsque confrontées à une étude approfondie des séquences historiques, ces deux théories apparaissent pour le moins relatives. Deux questions ont été traitées: l'interaction entre Idéologie et Conditions historiques, et la thèse de l'homogénéité intracivilisationnelle et de l'hétérogénéité antagoniste intercivilisationnelle. Sans les invalider complètement, cette recherche conclut toutefois que ces deux théories doivent être nuancées; elles se situent aux deux extrémités du spectre des relations internationales. La recherche effectuée a montré que les idéologies et leur poids relatif sont tributaires d'un contexte, contrairement à Fukuyama qui les pose dans l'absolu. De plus, l'étude de la Chine maoïste et particulièrement de la pensée de Mao Zedong montre que les traditions politiques locales sont plus hétérogènes qu'il n'y paraît au premier abord, ce qui relativise la thèse de Huntington. En conclusion, les rapports entre États sont plus dynamiques que ne le laissent penser les thèses de Fukuyama et de Huntington.

Échantillonnage et modélisation de l’habitat des communautés de poissons de rivière des basses Laurentides

Plusieurs études à grande échelle ont identifié la modification ou la perte d’habitats comme menace principale à la conservation des communautés de poissons d’eau douce. Au Canada, « aucune perte nette dans la capacité productive des habitats » (NNL) est le principe directeur de la politique de gestion des habitats du ministère des Pêches et Océans. Le respect du NNL implique l’avancement des connaissances au niveau des relations entre les poissons et leurs habitats, de même que des outils pour quantifier l’impact de la modification des habitats sur les poissons. Les modèles d’utilisation de l’habitat des poissons (FHUM) sont des outils qui permettent d’améliorer nos connaissances des relations poissons – habitat, de prédire la distribution des espèces, mais aussi leurs densités, biomasses ou abondances, sur la base des caractéristiques de l’environnement. L’objectif général de mon mémoire est d’améliorer la performance des FHUM pour les rivières des basses Laurentides, en suggérant des perfectionnements au niveau de 2 aspects cruciaux de l’élaboration de tels modèles : la description précise de la communauté de poissons et l’utilisation de modèles statistiques efficaces. Dans un premier chapitre, j’évalue la performance relative de la pêcheuse électrique et de l’échantillonnage en visuel (plongée de surface) pour estimer les abondances des combinaisons d’espèces et de classes de taille des poissons en rivière. J’évalue aussi l’effet des conditions environnementales sur les différences potentielles entre les communautés observées par ces 2 méthodes d’échantillonnage. Pour ce faire, 10 sections de rivière de 20 m de longueur ont été échantillonnées à l’aide de ces 2 méthodes alors qu’elles étaient fermées par des filets de blocage. 3 plongeurs performèrent l’échantillonnage en visuel en se déplaçant de l’aval vers l’amont des sections, tout en dénombrant les espèces et classes de taille. Par la suite, nous avons fait 3 passages de pêcheuse électrique et les abondances furent estimées grâce à un modèle restreint de maximum de vraisemblance, basé sur la diminution des abondances observées. De plus grandes abondances de poissons furent observées en visuel qu’avec la pêcheuse électrique à tous les sites. La richesse spécifique observée en visuel était plus élevée (6/10) ou égale (4/10) à celle observée avec la pêcheuse électrique. Les différences entre les communautés de poissons observées à l’aide de ces 2 méthodes ne purent être reliées aux conditions environnementales. Les résultats de cette expérience sont contraires à ceux de toutes les études comparant ces 2 méthodes d’échantillonnage, lesquels suggèrent une supériorité de la pêcheuse électrique. Les conditions environnementales de notre expérience étaient distinctes de celles observées dans les autres études (absence d’arbres tombés dans l’eau, très peu de substrats grossiers), mais la différence la plus marquante était en terme de communauté de poissons observée (dominance des cyprinidés et des centrarchidés plutôt que des salmonidés). Je termine ce chapitre en suggérant que les caractéristiques comportementales favorisant l’évitement de la capture (formation de bancs) et facilitant l’observation en visuel (curiosité) sont responsables de la supériorité de la plongée de surface pour échantillonner les communautés dans les rivières des basses Laurentides. Dans un deuxième chapitre, je développe des FHUM pour des communautés de poissons de rivière ayant plusieurs espèces. Dans le but de simplifier la modélisation de telles communautés et d’améliorer notre compréhension des relations poissons – habitat, j’utilise les concepts de guilde écologique et de filtre environnemental pour explorer les relations entre les guildes formées sur la bases de différents types de traits (reproducteurs, taxonomiques, éco-morphologiques et alimentaires) et les conditions environnementales locales à l’échelle du méso-habitat. Les modèles d’habitats basés sur les guildes reproductrices ont clairement surpassé les autres modèles, parce que l’habitat de fraie reflète l’habitat de préférence en dehors de la période de reproduction. J’ai également utilisé l’approche inverse, c’est à dire définir des guildes d’utilisation de l’habitat et les mettre en relation avec les traits des espèces. Les traits reliés à l’alimentation des poissons ont semblés être les meilleurs pour expliquer l’appartenance aux groupes d’utilisation de l’habitat, mais le modèle utilisé ne représentait pas bien la relation entre les groupes. La validation de notre modèle basé sur les guildes reproductrices avec un jeu de données indépendant pourrait confirmer notre découverte, laquelle représente une manière prometteuse de modéliser les relations poissons – environnement dans des communautés de poissons complexes. En conclusion, mon mémoire suggère d’importantes améliorations aux FHUM pour les communautés de poissons des basses Laurentides, en suggérant de prendre en compte les caractéristiques biologiques des cours d’eau dans le choix d’une méthode d’échantillonnage, et également en utilisant une méthode prometteuse pour simplifier les FHUM de communautés de poissons complexes : les guildes reproductrices.

Chanter le développement au Burkina Faso : ethnographie de la rencontre entre deux champs d'action

Dans le contexte urbain du Burkina Faso, la chanson de sensibilisation se situe au coeur des pratiques sociales traditionnelles, des nouvelles économies culturelles et des approches participatives en matière de développement. Cette pratique répond à des enjeux particuliers au contexte local et aux relations internationales. La musique comme outil commun de communication sociale artistique rejoint des stratégies professionnelles différentes chez les artistes-musiciens et les associations locales. Pour les premiers, nous pouvons porter un regard sur la place du musicien dans la société contemporaine burkinabè, entre paupérisation et mondialisation. Pour les seconds, la chanson de sensibilisation s’inscrit comme une tentative d’innover dans les approches d’Information, Éducation et Communication (IEC) pour la santé et la Communication pour le Changement de Comportement (CCC). Ce mémoire présente les modes de collaboration entre les artistes-musiciens et les associations locales qui oeuvrent en santé au Burkina Faso. Il décrit l’état respectif de leur champ puis analyse les négociations sociales issues de leur rencontre. La problématique de recherche s’inscrit dans des courants de recherche en anthropologie et établit un pont avec la praxis de l’animation sociale et culturelle. La chaîne de création (production-diffusion-consommation) permet de poser un regard historique sur les concepts de culture et de développement dans le contexte particulier de l’Afrique de l’Ouest francophone.

Patrons de distribution des crustacés planctoniques dans le fleuve Saint-Laurent

La recherche porte sur les patrons de distribution longitudinale (amont-aval) et transversale (rive nord - rive sud) des communautés de crustacés planctoniques qui ont été analysés le long du fleuve Saint-Laurent entre le lac Saint-François et la zone de transition estuarienne, à deux hydropériodes en mai (crue) et en août (étiage). Les données zooplanctoniques et environnementales ont été récoltées à 52 stations réparties sur 16 transects transversaux en 2006. Au chapitre 1, nous présentons les principaux modèles écosystémiques en rivière, une synthèse des facteurs influençant le zooplancton en rivières et les objectifs et hypothèses de recherche. Au chapitre 2, nous décrivons la structure des communautés de zooplancton dans trois zones biogéographiques du fleuve et 6 habitats longitudinaux, ainsi que les relations entre la structure du zooplancton et la distribution spatiale des masses d’eau et les variables environnementales. Au chapitre 3, nous réalisons une partition de la variation des variables spatiales AEM (basées sur la distribution des masses d’eau) et des variables environnementales pour évaluer quelle part de la variation du zooplancton est expliquée par les processus hydrologiques (variables AEM) et les conditions locales (facteurs environnementaux). Le gradient salinité-conductivité relié à la discontinuité fleuve-estuaire a déterminé la distribution à grande échelle du zooplancton. Dans les zones fluviales, la distribution du zooplancton est davantage influencée par la distribution des masses d’eau que par les facteurs environnementaux locaux. La distribution des masses d’eau explique une plus grande partie de la variation dans la distribution du zooplancton en août qu’en mai.

Évidence génétique de populations sympatriques de la perchaude (Perca flavescens) dans le Lac Saint-Pierre

La perchaude (Perca flavescens) constitue une ressource socioéconomique de grande importance dans le Lac Saint-Pierre (Québec, Canada). Bien que ce lac fluvial soit désigné réserve de la biosphère par l’UNESCO, le statut de la perchaude est préoccupant. Afin de permettre à l’espèce de persister en fonction des diverses pressions anthropiques, il est important de comprendre sa dynamique populationnelle et les mécanismes qui en sont responsables. La perchaude est connue pour sa philopatrie ; le fait de toujours se reproduire à son site de naissance peut entraîner la subdivision d’une espèce en de multiples populations, où chacune pourra être pourvue d’adaptations locales distinctes. Il est possible d’étudier ces processus à l’aide des signaux génétiques associés à la reproduction des individus. Toutefois, une faible différentiation génétique entre les populations du Lac Saint-Pierre est envisagée en raison de la colonisation récente du système (moins de 8000 ans). L’objectif de cette étude est de déterminer s’il existe plusieurs populations de perchaude dans le Lac Saint-Pierre. Les simulations réalisées ont révélé que l’utilisation de marqueurs AFLP (amplified fragment length polymorphism), permettant une analyse globale du génome, affiche une meilleure détection de la différentiation des populations que celle des marqueurs microsatellites. Afin d’associer les individus à leur site de naissance, la méthode d’AFLP et des microsatellites ont été utilisées sur des larves capturées suite à l’éclosion des oeufs. Trois analyses distinctes d’AFLP ont indiqué une corrélation entre la composition génétique des individus et des sites géographiques, confirmant ainsi la présence de plusieurs populations sympatriques dans le Lac Saint-Pierre, découlant vraisemblablement de la philopatrie de l’espèce. L’absence de différentiation génétique relatée par les marqueurs microsatellites vient confirmer l’importance du choix des marqueurs génétiques. Bien que la différentiation génétique observée soit relativement faible, la gestion de la perchaude devrait tenir compte de la dynamique des populations distinctes dans ce système.

Contribution des regards citoyens dans le cadre d'une démarche de prospective paysagère en milieu périurbain

Au moment où les territoires périurbains se transforment rapidement sous l’impulsion des stratégies de développement de l’industrie immobilière, les préoccupations sociales en matière de qualité des paysages et des cadres de vie se font de plus en plus grandes. Devant ces enjeux, les actions aménagistes privilégient le plus souvent des solutions à partir d’un regard « expert » généralement étranger aux demandes sociales en présence. Devant l’insuffisance des connaissances des regards citoyens, il y a une urgence à développer des méthodes originales aptes à révéler ce savoir local. Une enquête menée à l’automne 2009 à Saint-Bruno-de-Montarville, sur la Rive-Sud de Montréal, révèle la pertinence d’une approche anthropologique sous-utilisée et novatrice en particulier pour les recherches en aménagement : celle du « récit-parcours ». Permettant un accès privilégié aux récits ancrés aux lieux de vies, cette méthode a permis de susciter des discours singuliers et collectifs sur le territoire, de révéler des propos sur les imaginaires portés sur la ville et d’offrir un espace d’expression des préoccupations, des valorisations et des aspirations des résidants. Les résultats de l’enquête à cet effet sont concluants : ce que nous révèlent les résidants de par leurs expériences vécues des lieux et leurs cheminements spatiaux est incontestablement riche et pertinent pour la compréhension des enjeux collectifs d’un milieu. Les logiques existantes derrière les transformations de ces territoires bénéficieraient grandement de ce savoir localisé, complexe et ingénieux dont dispose les résidants de la géographie, de l’environnement, de l’urbanisation et des caractéristiques sociales de leur ville. Ce faisant, le territoire change alors de statut : d’un objet d’évaluation experte, il devient une mise en scène dynamique où s’inscrivent des fragments significatifs d’histoires faisant référence à l’expérience du vécu quotidien, mais aussi, à la potentialité des lieux. Par le biais d’une telle démarche et en conjonction avec des méthodes participatives, il devient possible d’engager une véritable réflexion plurielle envers l’avenir des territoires périurbains, en résonance avec les aspirations locales.

Pour une approche urbanistique de la conservation et de la mise en valeur du patrimoine bâti : l’expérience du canal de Lachine à Montréal

Thèse réalisée dans le cadre d'une cotutelle avec l'Université Paul Cézanne Aix-Marseille III