An adaptive neighborhood search algorithm for optimizing stochastic mining complexes

Les métaheuristiques sont très utilisées dans le domaine de l'optimisation discrète. Elles permettent d’obtenir une solution de bonne qualité en un temps raisonnable, pour des problèmes qui sont de grande taille, complexes, et difficiles à résoudre. Souvent, les métaheuristiques ont beaucoup de paramètres que l’utilisateur doit ajuster manuellement pour un problème donné. L'objectif d'une métaheuristique adaptative est de permettre l'ajustement automatique de certains paramètres par la méthode, en se basant sur l’instance à résoudre. La métaheuristique adaptative, en utilisant les connaissances préalables dans la compréhension du problème, des notions de l'apprentissage machine et des domaines associés, crée une méthode plus générale et automatique pour résoudre des problèmes. L’optimisation globale des complexes miniers vise à établir les mouvements des matériaux dans les mines et les flux de traitement afin de maximiser la valeur économique du système. Souvent, en raison du grand nombre de variables entières dans le modèle, de la présence de contraintes complexes et de contraintes non-linéaires, il devient prohibitif de résoudre ces modèles en utilisant les optimiseurs disponibles dans l’industrie. Par conséquent, les métaheuristiques sont souvent utilisées pour l’optimisation de complexes miniers. Ce mémoire améliore un procédé de recuit simulé développé par Goodfellow & Dimitrakopoulos (2016) pour l’optimisation stochastique des complexes miniers stochastiques. La méthode développée par les auteurs nécessite beaucoup de paramètres pour fonctionner. Un de ceux-ci est de savoir comment la méthode de recuit simulé cherche dans le voisinage local de solutions. Ce mémoire implémente une méthode adaptative de recherche dans le voisinage pour améliorer la qualité d'une solution. Les résultats numériques montrent une augmentation jusqu'à 10% de la valeur de la fonction économique.

Le cadre juridique des investissements miniers et pétroliers chinois en Afrique : instruments pour une lex mercatoria sino-africaine

L’intérêt principal de l’analyse du cadre des investissements miniers et pétroliers chinois en Afrique est la détermination du chantier juridique résultant de la cohabitation de deux cultures juridiques en vue de l’émergence d’une lex mercatoria dans les investissements sino-africains. Elle comprend deux parties principales. D’abord, l’étude se penche sur l’origine des fonds chinois investis sur le continent africain qui sont les fonds souverains. La problématique des fonds souverains est celle de savoir s’il s’agit d’instruments politiques ou financiers. Néanmoins, cette inquiétude ne freine pas la force opérationnelle grandissante des fonds souverains chinois sur le continent africain. Rentrant dans l’encadrement et le contenu du contrat proprement dit, l’analyse des figures contractuelles usitées dans l’industrie pétrolière et minière sino-africaine séparément dans les contextes chinois et africains révèle l’inadéquation des contrats et de la législation africaine aux besoins économiques et technologiques du continent. En outre, l’examen particulier des clauses de choix de la loi applicable et de règlement des différends dans les contextes chinois et africain permet de soulever quelques options possibles pour le contexte sino-africain. Ensuite, l’analyse se penche sur les mécanismes mis en place pour favoriser les investissements chinois miniers et pétroliers sur le continent africain avant de relever les conséquences dans les domaines sociaux et environnementaux desdits investissements. Il ressort donc que des avantages fiscaux et douaniers sont mis en place en faveur des investissements chinois en Afrique ainsi que des traités bilatéraux signés entre la Chine et de nombreux pays africains. Cependant, sur le plan social, l’on s’interroge sur la place accordée à la lutte contre la corruption et la promotion de la transparence dans l’industrie extractive africaine avec ses relations avec la Chine. L’on constate également que l’absence de transfert de technologie influe négativement sur le développement économique et technologique, la concurrence et l’emploi local du pays hôte. De même, la protection de l’environnement dans le contexte sino-africain semble être reléguée au dernier plan. L’environnement africain court donc le risque de connaître une crise comme celle de la chine causée par l’industrialisation du pays. La société civile nous apparaît donc au regard de ces effets peu glorieux des investissements chinois en Afrique dans les domaines miniers et pétroliers comme une troisième partie de cette relation qui devra être la médiatrice ou régulatrice entre les deux autres.

Did Gold Remain Relevant in the Post-1971 International Monetary System?

The central hypothesis to be tested is the relevance of gold in the determination of the value of the US dollar as an international reserve currency after 1971. In the first section the market value of the US dollar is analysed by looking at new forms of value (financial derivative products), the dollar as a safe haven, the choice of a standard of value and the role of SDRs in reforming the international monetary system. Based on dimensional analysis, the second section analyses the definition and meaning of a numéraire for international currency and the justification for a variable standard of value based on a commodity (gold). The second section is the theoretical foundation for the empirical and econometric analysis in the third and fourth sections. The third section is devoted to the specification of an econometric model and a graphical analysis of the data. It is clear that an inverse relation exists between the value of the US dollar and the price of gold. The fourth section shows the estimations of the different specifications of the model including linear regression and cointegration analysis. The most important econometric result is that the null hypothesis is rejected in favour of a significant link between the price of gold and the value of the US dollar. There is also a positive relationship between gold price and inflation. An inverse statistically significant relation between gold price and monetary policy is shown by applying a dynamic model of cointegration with lags.

Action collective patronale : les mécanismes de diffusion entre les niveaux sectoriel et local

Cette recherche s'intéresse à l'acteur patronal organisé, encore peu étudié en Amérique du Nord. Pourtant, cet acteur est fortement organisé au Québec et il exerce une influence reconnue sur les politiques publiques et les relations industrielles. Cette recherche vise à mieux comprendre la logique d’action des employeurs et les lieux où ils exercent leur influence. Plus important encore, la recherche s’interroge sur les mécanismes de diffusion utilisés par les associations patronales pour transmettre à leurs membres des orientations et des lignes directrices à adopter. Tout comme pour l’acteur syndical qui doit développer sa capacité représentative (Dufour, Hege, Levesque et Murray, 2009), nous croyons qu’il en est de même pour l’acteur patronal. Bref, cette étude cherche à comprendre comment les associations patronales vont s'assurer que leurs membres adoptent des pratiques en lien avec les positions défendues dans les institutions du marché du travail et dans la sphère des politiques publiques. Notre question de recherche est la suivante : Quels sont les mécanismes développés par les associations patronales pour diffuser leurs orientations en matière de politiques publiques et de relations du travail en vue d’influencer les pratiques locales de gestion de leurs membres? Au plan théorique, cette étude mobilise les idées développées par les approches néo-institutionnalistes pour mieux expliquer comment les acteurs vont utiliser les institutions en place pour façonner les règles dans leurs intérêts, ce qui suppose d’abord une capacité de représentation et une cohérence dans les actions entre les niveaux où se situent l’acteur. On cherche à comprendre comment les associations peuvent coordonner les actions patronales en réaction aux changements qui s’opèrent dans l’environnement institutionnel. Les associations patronales sont des entrepreneurs institutionnels (Crouch, 2005) qui sont à la recherche active d’opportunités et de leviers de pouvoir à utiliser pour maximiser leurs intérêts de leurs membres et par la même occasion, réduire les incertitudes en provenance de l’environnement (Campbell, 2004; Streeck et Thelen, 2005; Crouch, 2005). Toujours au niveau théorique, cette étude se base sur les idées avancées par la sociologie des logiques d’action. Cette approche théorique nous permet de rendre compte des niveaux sectoriel et local où s’enracinent les comportements des employeurs. Au niveau sectoriel, il existe une pluralité d’instances qui contribuent à façonner les logiques d’actions des associations patronales. La sociologie des logiques d’actions nous permet d’envisager l’association patronale comme un groupe qui dispose d’une vie qui lui est propre avec une relative autonomie de fonctionnement. La capacité d’influence de l’association serait tributaire des mécanismes de coordination de l’action utilisés pour susciter l’accord au sein du groupe. Les mécanismes de coordination de l’action devraient permettre une connexion régulière et stable entre l’association et ses membres. Cette recherche s’intéresse aux associations patronales qui ont recours à un ensemble de moyens pour diffuser les orientations privilégiées aux entreprises membres. Au plan empirique, cette recherche propose de répondre aux trois objectifs suivants : (1) mieux comprendre les formes d’organisation patronales dans les mines au Québec; (2) mieux saisir la structure et la logique d’action des associations patronales sur les politiques publiques, les relations de travail et le marché du travail et finalement (3) mieux comprendre les mécanismes développés par les associations patronales pour diffuser leurs orientations en vue d’influencer les pratiques locales de gestion de leurs membres. Pour atteindre nos objectifs de recherche, nous avons utilisé une méthodologie qualitative de recherche soit une étude de cas du secteur des mines au Québec. Cette dernière a été conduite en trois étapes : la préparation, la collecte des données et l’interprétation (Merriam, 1998). Les données de cette étude ont été recueillies à l’hiver 2012, par le biais d’entretiens semi-directifs auprès de gestionnaires d’entreprises minières et de dirigeants d’associations minières. Une analyse qualitative du contenu de ces entrevues a été effectuée en lien avec la revue de littérature et nos propositions de recherche. À cette fin, nous avons utilisé la technique de l’appariement logique de Yin (1994), ce qui nous a permis de comparer nos observations à nos propositions de recherche. Au niveau des résultats, nous avons pu constater que les associations patronales du secteur des mines au Québec, endossent davantage le rôle de porte-parole de l’industrie auprès du gouvernement que celui de développeur de services aux membres. Les actions des associations patronales s’exercent à tous les niveaux décisionnels afin d’assurer la meilleure promotion possible des intérêts des employeurs. La représentation politique représente le champ d’activité le plus important qui compose la logique d’action des associations patronales de la filière minérale québécoise. Mentionnons également que la représentation des intérêts des entreprises auprès du public et des médias est également vitale à l’action collective patronale dans un souci d’acceptabilité sociale. Les associations d’employeurs vont tenter principalement d’influencer les pratiques en relations industrielles qui permettent d’assurer une meilleure image de l’industrie et qui sont jugées prioritaires en fonction du contexte institutionnel en place. La recherche nous a permis d’observer un impact favorable et significatif à la capacité de diffusion pour cinq des sept mécanismes de diffusion faisant partie de notre modèle d’analyse. Trois de ces cinq mécanismes favorisent la capacité de diffusion descendante (transposition de la logique d’action sectorielle sur les pratiques locales des membres) et les deux autres favorisent plutôt la capacité de diffusion ascendante (transposition des enjeux locaux jugés prioritaires sur la logique d’action sectorielle). Les mécanismes qui supportent au mieux la cohésion au sein de l’association sont ceux qui impliquent une relation dynamique entre les représentants et les membres et entre les membres eux-mêmes d’où la pertinence d’une diffusion descendante et ascendante des orientations. Il est à noter qu’étant donné que cette recherche consiste en une étude de cas, des limites méthodologiques liées à la généralisation des résultats sont présentes. Il n’est pas aisé d’affirmer que les résultats de cette microanalyse soient généralisables en raison des spécificités du secteur à l’étude. En contrepartie, les analyses ont servi à l’élaboration d’un modèle qui pourra être utilisé dans des études futures.

Mécanismes de déformation de nanoparticules d’Au par irradiation ionique

Résumé Dans la présente thèse, nous avons étudié la déformation anisotrope par bombardement ionique de nanoparticules d'or intégrées dans une matrice de silice amorphe ou d'arséniure d’aluminium cristallin. On s’est intéressé à la compréhension du mécanisme responsable de cette déformation pour lever toute ambigüité quant à l’explication de ce phénomène et pour avoir une interprétation consistante et unique. Un procédé hybride combinant la pulvérisation et le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma a été utilisé pour la fabrication de couches nanocomposites Au/SiO2 sur des substrats de silice fondue. Des structures à couches simples et multiples ont été obtenues. Le chauffage pendant ou après le dépôt active l’agglomération des atomes d’Au et par conséquent favorise la croissance des nanoparticules. Les nanocomposites Au/AlAs ont été obtenus par implantation ionique de couches d’AlAs suivie de recuit thermique rapide. Les échantillons des deux nanocomposites refroidis avec de l’azote liquide ont été irradiés avec des faisceaux de Cu, de Si, d’Au ou d’In d’énergie allant de 2 à 40 MeV, aux fluences s'étendant de 1×1013 à 4×1015 ions/cm2, en utilisant le Tandem ou le Tandetron. Les propriétés structurales et morphologiques du nanocomposite Au/SiO2 sont extraites en utilisant des techniques optiques car la fréquence et la largeur de la résonance plasmon de surface dépendent de la forme et de la taille des nanoparticules, de leur concentration et de la distance qui les séparent ainsi que des propriétés diélectriques du matériau dans lequel les particules sont intégrées. La cristallinité de l’arséniure d’aluminium est étudiée par deux techniques: spectroscopie Raman et spectrométrie de rétrodiffusion Rutherford en mode canalisation (RBS/canalisation). La quantité d’Au dans les couches nanocomposites est déduite des résultats RBS. La distribution de taille et l’étude de la transformation de forme des nanoparticules métalliques dans les deux nanocomposites sont déterminées par microscopie électronique en transmission. Les résultats obtenus dans le cadre de ce travail ont fait l’objet de trois articles de revue. La première publication montre la possibilité de manipuler la position spectrale et la largeur de la bande d’absorption des nanoparticules d’or dans les nanocomposites Au/SiO2 en modifiant leur structure (forme, taille et distance entre particules). Les nanoparticules d’Au obtenues sont presque sphériques. La bande d’absorption plasmon de surface (PS) correspondante aux particules distantes est située à 520 nm. Lorsque la distance entre les particules est réduite, l’interaction dipolaire augmente ce qui élargit la bande de PS et la déplace vers le rouge (602 nm). Après irradiation ionique, les nanoparticules sphériques se transforment en ellipsoïdes alignés suivant la direction du faisceau. La bande d’absorption se divise en deux bandes : transversale et longitudinale. La bande correspondante au petit axe (transversale) est décalée vers le bleu et celle correspondante au grand axe (longitudinale) est décalée vers le rouge indiquant l’élongation des particules d’Au dans la direction du faisceau. Le deuxième article est consacré au rôle crucial de la déformation plastique de la matrice et à l’importance de la mobilité des atomes métalliques dans la déformation anisotrope des nanoparticules d’Au dans les nanocomposites Au/SiO2. Nos mesures montrent qu'une valeur seuil de 2 keV/nm (dans le pouvoir d'arrêt électronique) est nécessaire pour la déformation des nanoparticules d'or. Cette valeur est proche de celle requise pour la déformation de la silice. La mobilité des atomes d’Au lors du passage d’ions est confirmée par le calcul de la température dans les traces ioniques. Le troisième papier traite la tentative de formation et de déformation des nanoparticules d’Au dans une matrice d’arséniure d’aluminium cristallin connue pour sa haute résistance à l’amorphisation et à la déformation sous bombardement ionique. Le résultat principal de ce dernier article confirme le rôle essentiel de la matrice. Il s'avère que la déformation anisotrope du matériau environnant est indispensable pour la déformation des nanoparticules d’or. Les résultats expérimentaux mentionnés ci-haut et les calculs de températures dans les traces ioniques nous ont permis de proposer le scénario de déformation anisotrope des nanoparticules d’Au dans le nanocomposite Au/SiO2 suivant: - Chaque ion traversant la silice fait fondre brièvement un cylindre étroit autour de sa trajectoire formant ainsi une trace latente. Ceci a été confirmé par la valeur seuil du pouvoir d’arrêt électronique. - L’effet cumulatif des impacts de plusieurs ions conduit à la croissance anisotrope de la silice qui se contracte dans la direction du faisceau et s’allonge dans la direction perpendiculaire. Le modèle de chevauchement des traces ioniques (overlap en anglais) a été utilisé pour valider ce phénomène. - La déformation de la silice génère des contraintes qui agissent sur les nanoparticules dans les plans perpendiculaires à la trajectoire de l’ion. Afin d’accommoder ces contraintes les nanoparticules d’Au se déforment dans la direction du faisceau. - La déformation de l’or se produit lorsqu’il est traversé par un ion induisant la fusion d’un cylindre autour de sa trajectoire. La mobilité des atomes d’or a été confirmée par le calcul de la température équivalente à l’énergie déposée dans le matériau par les ions incidents. Le scénario ci-haut est compatible avec nos données expérimentales obtenues dans le cas du nanocomposite Au/SiO2. Il est appuyé par le fait que les nanoparticules d’Au ne se déforment pas lorsqu’elles sont intégrées dans l’AlAs résistant à la déformation.

Intégration de la pensée cycle de vie aux études d'impacts : cas du site minier Raglan

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Detection of methotrexate using surface plasmon resonance biosensors for chemotherapy monitoring

Le méthotrexate (MTX), un agent anti-cancéreux fréquemment utilisé en chimiothérapie, requiert généralement un suivi thérapeutique de la médication (Therapeutic Drug Monitoring, TDM) pour surveiller son niveau sanguin chez le patient afin de maximiser son efficacité tout en limitant ses effets secondaires. Malgré la fenêtre thérapeutique étroite entre l’efficacité et la toxicité, le MTX reste, à ce jour, un des agents anti-cancéreux les plus utilisés au monde. Les techniques analytiques existantes pour le TDM du MTX sont coûteuses, requièrent temps et efforts, sans nécessairement fournir promptement les résultats dans le délai requis. Afin d’accélérer le processus de dosage du MTX en TDM, une stratégie a été proposée basée sur un essai compétitif caractérisé principalement par le couplage plasmonique d’une surface métallique et de nanoparticules d’or. Plus précisément, l’essai quantitatif exploite la réaction de compétition entre le MTX et une nanoparticule d’or fonctionnalisée avec l’acide folique (FA-AuNP) ayant une affinité pour un récepteur moléculaire, la réductase humaine de dihydrofolate (hDHFR), une enzyme associée aux maladies prolifératives. Le MTX libre mixé avec les FA-AuNP, entre en compétition pour les sites de liaison de hDHFR immobilisés sur une surface active en SPR ou libres en solution. Par la suite, les FA-AuNP liées au hDHFR fournissent une amplification du signal qui est inversement proportionnelle à la concentration de MTX. La résonance des plasmons de surface (SPR) est généralement utilisée comme une technique spectroscopique pour l’interrogation des interactions biomoléculaires. Les instruments SPR commerciaux sont généralement retrouvés dans les grands laboratoires d’analyse. Ils sont également encombrants, coûteux et manquent de sélectivité dans les analyses en matrice complexe. De plus, ceux-ci n’ont pas encore démontré de l’adaptabilité en milieu clinique. Par ailleurs, les analyses SPR des petites molécules comme les médicaments n’ont pas été explorés de manière intensive dû au défi posé par le manque de la sensibilité de la technique pour cette classe de molécules. Les développements récents en science des matériaux et chimie de surfaces exploitant l’intégration des nanoparticules d’or pour l’amplification de la réponse SPR et la chimie de surface peptidique ont démontré le potentiel de franchir les limites posées par le manque de sensibilité et l’adsorption non-spécifique pour les analyses directes dans les milieux biologiques. Ces nouveaux concepts de la technologie SPR seront incorporés à un système SPR miniaturisé et compact pour exécuter des analyses rapides, fiables et sensibles pour le suivi du niveau du MTX dans le sérum de patients durant les traitements de chimiothérapie. L’objectif de cette thèse est d’explorer différentes stratégies pour améliorer l’analyse des médicaments dans les milieux complexes par les biocapteurs SPR et de mettre en perspective le potentiel des biocapteurs SPR comme un outil utile pour le TDM dans le laboratoire clinique ou au chevet du patient. Pour atteindre ces objectifs, un essai compétitif colorimétrique basé sur la résonance des plasmons de surface localisée (LSPR) pour le MTX fut établi avec des nanoparticules d’or marquées avec du FA. Ensuite, cet essai compétitif colorimétrique en solution fut adapté à une plateforme SPR. Pour les deux essais développés, la sensibilité, sélectivité, limite de détection, l’optimisation de la gamme dynamique et l’analyse du MTX dans les milieux complexes ont été inspectés. De plus, le prototype de la plateforme SPR miniaturisée fut validé par sa performance équivalente aux systèmes SPR existants ainsi que son utilité pour analyser les échantillons cliniques des patients sous chimiothérapie du MTX. Les concentrations de MTX obtenues par le prototype furent comparées avec des techniques standards, soit un essai immunologique basé sur la polarisation en fluorescence (FPIA) et la chromatographie liquide couplée avec de la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS) pour valider l’utilité du prototype comme un outil clinique pour les tests rapides de quantification du MTX. En dernier lieu, le déploiement du prototype à un laboratoire de biochimie dans un hôpital démontre l’énorme potentiel des biocapteurs SPR pour utilisation en milieux clinique.

Personalized 3D reconstruction of the rib cage for clinical assessment of trunk deformities

Scoliosis is a 3D deformity of the spine and rib cage. Extensive validation of 3D reconstruction methods of the spine from biplanar radiography has already been published. In this article, we propose a novel method to reconstruct the rib cage, using the same biplanar views as for the 3D reconstruction of the spine, to allow clinical assessment of whole trunk deformities. This technique uses a semi-automatic segmentation of the ribs in the postero-anterior X-ray view and an interactive segmentation of partial rib edges in the lateral view. The rib midlines are automatically extracted in 2D and reconstructed in 3D using the epipolar geometry. For the ribs not visible in the lateral view, the method predicts their 3D shape. The accuracy of the proposed method has been assessed using data obtained from a synthetic bone model as a gold standard and has also been evaluated using data of real patients with scoliotic deformities. Results show that the reconstructed ribs enable a reliable evaluation of the rib axial rotation, which will allow a 3D clinical assessment of the spine and rib cage deformities.