Optimization of p-cycle protection schemes in optical networks

La survie des réseaux est un domaine d'étude technique très intéressant ainsi qu'une préoccupation critique dans la conception des réseaux. Compte tenu du fait que de plus en plus de données sont transportées à travers des réseaux de communication, une simple panne peut interrompre des millions d'utilisateurs et engendrer des millions de dollars de pertes de revenu. Les techniques de protection des réseaux consistent à fournir une capacité supplémentaire dans un réseau et à réacheminer les flux automatiquement autour de la panne en utilisant cette disponibilité de capacité. Cette thèse porte sur la conception de réseaux optiques intégrant des techniques de survie qui utilisent des schémas de protection basés sur les p-cycles. Plus précisément, les p-cycles de protection par chemin sont exploités dans le contexte de pannes sur les liens. Notre étude se concentre sur la mise en place de structures de protection par p-cycles, et ce, en supposant que les chemins d'opération pour l'ensemble des requêtes sont définis a priori. La majorité des travaux existants utilisent des heuristiques ou des méthodes de résolution ayant de la difficulté à résoudre des instances de grande taille. L'objectif de cette thèse est double. D'une part, nous proposons des modèles et des méthodes de résolution capables d'aborder des problèmes de plus grande taille que ceux déjà présentés dans la littérature. D'autre part, grâce aux nouveaux algorithmes, nous sommes en mesure de produire des solutions optimales ou quasi-optimales. Pour ce faire, nous nous appuyons sur la technique de génération de colonnes, celle-ci étant adéquate pour résoudre des problèmes de programmation linéaire de grande taille. Dans ce projet, la génération de colonnes est utilisée comme une façon intelligente d'énumérer implicitement des cycles prometteurs. Nous proposons d'abord des formulations pour le problème maître et le problème auxiliaire ainsi qu'un premier algorithme de génération de colonnes pour la conception de réseaux protegées par des p-cycles de la protection par chemin. L'algorithme obtient de meilleures solutions, dans un temps raisonnable, que celles obtenues par les méthodes existantes. Par la suite, une formulation plus compacte est proposée pour le problème auxiliaire. De plus, nous présentons une nouvelle méthode de décomposition hiérarchique qui apporte une grande amélioration de l'efficacité globale de l'algorithme. En ce qui concerne les solutions en nombres entiers, nous proposons deux méthodes heurisiques qui arrivent à trouver des bonnes solutions. Nous nous attardons aussi à une comparaison systématique entre les p-cycles et les schémas classiques de protection partagée. Nous effectuons donc une comparaison précise en utilisant des formulations unifiées et basées sur la génération de colonnes pour obtenir des résultats de bonne qualité. Par la suite, nous évaluons empiriquement les versions orientée et non-orientée des p-cycles pour la protection par lien ainsi que pour la protection par chemin, dans des scénarios de trafic asymétrique. Nous montrons quel est le coût de protection additionnel engendré lorsque des systèmes bidirectionnels sont employés dans de tels scénarios. Finalement, nous étudions une formulation de génération de colonnes pour la conception de réseaux avec des p-cycles en présence d'exigences de disponibilité et nous obtenons des premières bornes inférieures pour ce problème.

Barriers of evidence based policy making in iran's health system

La formation des sociétés fondées sur la connaissance, le progrès de la technologie de communications et un meilleur échange d'informations au niveau mondial permet une meilleure utilisation des connaissances produites lors des décisions prises dans le système de santé. Dans des pays en voie de développement, quelques études sont menées sur des obstacles qui empêchent la prise des décisions fondées sur des preuves (PDFDP) alors que des études similaires dans le monde développé sont vraiment rares. L'Iran est le pays qui a connu la plus forte croissance dans les publications scientifiques au cours de ces dernières années, mais la question qui se pose est la suivante : quels sont les obstacles qui empêchent l'utilisation de ces connaissances de même que celle des données mondiales? Cette étude embrasse trois articles consécutifs. Le but du premier article a été de trouver un modèle pour évaluer l'état de l'utilisation des connaissances dans ces circonstances en Iran à l’aide d'un examen vaste et systématique des sources suivie par une étude qualitative basée sur la méthode de la Grounded Theory. Ensuite au cours du deuxième et troisième article, les obstacles aux décisions fondées sur des preuves en Iran, sont étudiés en interrogeant les directeurs, les décideurs du secteur de la santé et les chercheurs qui travaillent à produire des preuves scientifiques pour la PDFDP en Iran. Après avoir examiné les modèles disponibles existants et la réalisation d'une étude qualitative, le premier article est sorti sous le titre de «Conception d'un modèle d'application des connaissances». Ce premier article sert de cadre pour les deux autres articles qui évaluent les obstacles à «pull» et «push» pour des PDFDP dans le pays. En Iran, en tant que pays en développement, les problèmes se situent dans toutes les étapes du processus de production, de partage et d’utilisation de la preuve dans la prise de décision du système de santé. Les obstacles qui existent à la prise de décision fondée sur des preuves sont divers et cela aux différents niveaux; les solutions multi-dimensionnelles sont nécessaires pour renforcer l'impact de preuves scientifiques sur les prises de décision. Ces solutions devraient entraîner des changements dans la culture et le milieu de la prise de décision afin de valoriser la prise de décisions fondées sur des preuves. Les critères de sélection des gestionnaires et leur nomination inappropriée ainsi que leurs remplaçants rapides et les différences de paiement dans les secteurs public et privé peuvent affaiblir la PDFDP de deux façons : d’une part en influant sur la motivation des décideurs et d'autre part en détruisant la continuité du programme. De même, tandis que la sélection et le remplacement des chercheurs n'est pas comme ceux des gestionnaires, il n'y a aucun critère pour encourager ces deux groupes à soutenir le processus décisionnel fondés sur des preuves dans le secteur de la santé et les changements ultérieurs. La sélection et la promotion des décideurs politiques devraient être basées sur leur performance en matière de la PDFDP et les efforts des universitaires doivent être comptés lors de leurs promotions personnelles et celles du rang de leur institution. Les attitudes et les capacités des décideurs et des chercheurs devraient être encouragés en leur donnant assez de pouvoir et d’habiliter dans les différentes étapes du cycle de décision. Cette étude a révélé que les gestionnaires n'ont pas suffisamment accès à la fois aux preuves nationales et internationales. Réduire l’écart qui sépare les chercheurs des décideurs est une étape cruciale qui doit être réalisée en favorisant la communication réciproque. Cette question est très importante étant donné que l'utilisation des connaissances ne peut être renforcée que par l'étroite collaboration entre les décideurs politiques et le secteur de la recherche. Dans ce but des programmes à long terme doivent être conçus ; la création des réseaux de chercheurs et de décideurs pour le choix du sujet de recherche, le classement des priorités, et le fait de renforcer la confiance réciproque entre les chercheurs et les décideurs politiques semblent être efficace.

Incorporating complex cells into neural networks for pattern classification

Dans le domaine des neurosciences computationnelles, l'hypothèse a été émise que le système visuel, depuis la rétine et jusqu'au cortex visuel primaire au moins, ajuste continuellement un modèle probabiliste avec des variables latentes, à son flux de perceptions. Ni le modèle exact, ni la méthode exacte utilisée pour l'ajustement ne sont connus, mais les algorithmes existants qui permettent l'ajustement de tels modèles ont besoin de faire une estimation conditionnelle des variables latentes. Cela nous peut nous aider à comprendre pourquoi le système visuel pourrait ajuster un tel modèle; si le modèle est approprié, ces estimé conditionnels peuvent aussi former une excellente représentation, qui permettent d'analyser le contenu sémantique des images perçues. Le travail présenté ici utilise la performance en classification d'images (discrimination entre des types d'objets communs) comme base pour comparer des modèles du système visuel, et des algorithmes pour ajuster ces modèles (vus comme des densités de probabilité) à des images. Cette thèse (a) montre que des modèles basés sur les cellules complexes de l'aire visuelle V1 généralisent mieux à partir d'exemples d'entraînement étiquetés que les réseaux de neurones conventionnels, dont les unités cachées sont plus semblables aux cellules simples de V1; (b) présente une nouvelle interprétation des modèles du système visuels basés sur des cellules complexes, comme distributions de probabilités, ainsi que de nouveaux algorithmes pour les ajuster à des données; et (c) montre que ces modèles forment des représentations qui sont meilleures pour la classification d'images, après avoir été entraînés comme des modèles de probabilités. Deux innovations techniques additionnelles, qui ont rendu ce travail possible, sont également décrites : un algorithme de recherche aléatoire pour sélectionner des hyper-paramètres, et un compilateur pour des expressions mathématiques matricielles, qui peut optimiser ces expressions pour processeur central (CPU) et graphique (GPU).

Service users’ participation in mental health community-based organizations

Une grande proportion de personnes aux prises avec des problèmes de santé mentale vit dans l’isolement social. Les infirmières en santé communautaire sont interpellées au premier rang pour accompagner ces personnes dans leur processus de rétablissement et pour atténuer leur isolement social. La participation au sein d’organismes communautaires optimise l’expérience de rétablissement, diminue l’isolement social et renforce les réseaux sociaux de personnes ayant des problèmes de santé mentale. Toutefois, la participation des personnes utilisatrices de services dans la structure d’organisation des organismes communautaires est encore peu documentée. Afin de pallier cette lacune, cette étude avait pour objectifs de documenter, décrire la nature de la participation des personnes utilisatrices de services en santé mentale et d’explorer des facteurs facilitatants et des barrières à cette participation. Un devis de méthodes mixtes, qualitatif et quantitatif, a été utilisé. Dans le premier de deux volets, une enquête impliquant la réalisation d’entretiens semi-dirigés a été menée auprès de douze directeurs d’organismes communautaires œuvrant dans le domaine des services en santé mentale. Une version française du questionnaire « Adapted User Involvement » (Diamond, Parkin, Morris, Bettinis, & Bettesworth, 2003) a été administrée afin de documenter l’étendue de la participation des personnes utilisatrices de services dans les organismes visés. Pour le deuxième volet, deux organismes communautaires ont été sélectionnés à partir des résultats du questionnaire et de l’analyse documentaire de documents publics de ces organismes. Les scores obtenus au questionnaire ont ainsi permis de sélectionner des organismes présentant des résultats contrastés en matière de participation des personnes utilisatrices de services. Les entretiens semi-dirigés ont été menés avec différents groupes de répondants (membres de conseil d’administration, personnes utilisatrices de services, employés, directeurs) afin de recueillir de l’information sur les thèmes suivants: la nature de la participation des personnes utilisatrices de services, ainsi que les facteurs facilitants et les défis qui y sont associés. Les résultats de l’analyse montrent que: (1) les facteurs qui favorisent la participation des personnes utilisatrices sont: l’accès à un espace de participation pour les personnes utilisatrices et l’accompagnement de celles-ci par les intervenants de diverses disciplines pendant leur participation au sein des organismes communautaires, (2) les barrières de la participation des personnes utilisatrices au sein des organismes communautaires sont la stigmatisation sociale et les caractéristiques personnelles reliées aux problèmes de santé mentale chez les personnes utilisatrices, et (3) les avantages principaux de la participation des personnes utilisatrices de services se déclinent en services mieux adaptés à leurs besoins et leurs demandes, en leur appropriation du pouvoir (dans leur participation dans l’organisme communautaire) et en leur sentiment d’appartenance à l’organisme. À la lumière des ces constats, l’accompagnement des personnes utilisatrices de services dans leur participation apparaît une avenue prometteuse pour les infirmières en santé mentale communautaire afin de faciliter leur appropriation du pouvoir et d’améliorer leur bien-être.

Domain/Multi-Domain Protection and Provisioning in Optical Networks

L’évolution récente des commutateurs de sélection de longueurs d’onde (WSS -Wavelength Selective Switch) favorise le développement du multiplexeur optique d’insertionextraction reconfigurable (ROADM - Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexers) à plusieurs degrés sans orientation ni coloration, considéré comme un équipement fort prometteur pour les réseaux maillés du futur relativement au multiplexage en longueur d’onde (WDM -Wavelength Division Multiplexing ). Cependant, leur propriété de commutation asymétrique complique la question de l’acheminement et de l’attribution des longueur d’ondes (RWA - Routing andWavelength Assignment). Or la plupart des algorithmes de RWA existants ne tiennent pas compte de cette propriété d’asymétrie. L’interruption des services causée par des défauts d’équipements sur les chemins optiques (résultat provenant de la résolution du problème RWA) a pour conséquence la perte d’une grande quantité de données. Les recherches deviennent ainsi incontournables afin d’assurer la survie fonctionnelle des réseaux optiques, à savoir, le maintien des services, en particulier en cas de pannes d’équipement. La plupart des publications antérieures portaient particulièrement sur l’utilisation d’un système de protection permettant de garantir le reroutage du trafic en cas d’un défaut d’un lien. Cependant, la conception de la protection contre le défaut d’un lien ne s’avère pas toujours suffisante en termes de survie des réseaux WDM à partir de nombreux cas des autres types de pannes devenant courant de nos jours, tels que les bris d’équipements, les pannes de deux ou trois liens, etc. En outre, il y a des défis considérables pour protéger les grands réseaux optiques multidomaines composés de réseaux associés à un domaine simple, interconnectés par des liens interdomaines, où les détails topologiques internes d’un domaine ne sont généralement pas partagés à l’extérieur. La présente thèse a pour objectif de proposer des modèles d’optimisation de grande taille et des solutions aux problèmes mentionnés ci-dessus. Ces modèles-ci permettent de générer des solutions optimales ou quasi-optimales avec des écarts d’optimalité mathématiquement prouvée. Pour ce faire, nous avons recours à la technique de génération de colonnes afin de résoudre les problèmes inhérents à la programmation linéaire de grande envergure. Concernant la question de l’approvisionnement dans les réseaux optiques, nous proposons un nouveau modèle de programmation linéaire en nombres entiers (ILP - Integer Linear Programming) au problème RWA afin de maximiser le nombre de requêtes acceptées (GoS - Grade of Service). Le modèle résultant constitue celui de l’optimisation d’un ILP de grande taille, ce qui permet d’obtenir la solution exacte des instances RWA assez grandes, en supposant que tous les noeuds soient asymétriques et accompagnés d’une matrice de connectivité de commutation donnée. Ensuite, nous modifions le modèle et proposons une solution au problème RWA afin de trouver la meilleure matrice de commutation pour un nombre donné de ports et de connexions de commutation, tout en satisfaisant/maximisant la qualité d’écoulement du trafic GoS. Relativement à la protection des réseaux d’un domaine simple, nous proposons des solutions favorisant la protection contre les pannes multiples. En effet, nous développons la protection d’un réseau d’un domaine simple contre des pannes multiples, en utilisant les p-cycles de protection avec un chemin indépendant des pannes (FIPP - Failure Independent Path Protecting) et de la protection avec un chemin dépendant des pannes (FDPP - Failure Dependent Path-Protecting). Nous proposons ensuite une nouvelle formulation en termes de modèles de flots pour les p-cycles FDPP soumis à des pannes multiples. Le nouveau modèle soulève un problème de taille, qui a un nombre exponentiel de contraintes en raison de certaines contraintes d’élimination de sous-tour. Par conséquent, afin de résoudre efficacement ce problème, on examine : (i) une décomposition hiérarchique du problème auxiliaire dans le modèle de décomposition, (ii) des heuristiques pour gérer efficacement le grand nombre de contraintes. À propos de la protection dans les réseaux multidomaines, nous proposons des systèmes de protection contre les pannes d’un lien. Tout d’abord, un modèle d’optimisation est proposé pour un système de protection centralisée, en supposant que la gestion du réseau soit au courant de tous les détails des topologies physiques des domaines. Nous proposons ensuite un modèle distribué de l’optimisation de la protection dans les réseaux optiques multidomaines, une formulation beaucoup plus réaliste car elle est basée sur l’hypothèse d’une gestion de réseau distribué. Ensuite, nous ajoutons une bande pasiv sante partagée afin de réduire le coût de la protection. Plus précisément, la bande passante de chaque lien intra-domaine est partagée entre les p-cycles FIPP et les p-cycles dans une première étude, puis entre les chemins pour lien/chemin de protection dans une deuxième étude. Enfin, nous recommandons des stratégies parallèles aux solutions de grands réseaux optiques multidomaines. Les résultats de l’étude permettent d’élaborer une conception efficace d’un système de protection pour un très large réseau multidomaine (45 domaines), le plus large examiné dans la littérature, avec un système à la fois centralisé et distribué.

Modeling High-Dimensional Audio Sequences with Recurrent Neural Networks

Cette thèse étudie des modèles de séquences de haute dimension basés sur des réseaux de neurones récurrents (RNN) et leur application à la musique et à la parole. Bien qu'en principe les RNN puissent représenter les dépendances à long terme et la dynamique temporelle complexe propres aux séquences d'intérêt comme la vidéo, l'audio et la langue naturelle, ceux-ci n'ont pas été utilisés à leur plein potentiel depuis leur introduction par Rumelhart et al. (1986a) en raison de la difficulté de les entraîner efficacement par descente de gradient. Récemment, l'application fructueuse de l'optimisation Hessian-free et d'autres techniques d'entraînement avancées ont entraîné la recrudescence de leur utilisation dans plusieurs systèmes de l'état de l'art. Le travail de cette thèse prend part à ce développement. L'idée centrale consiste à exploiter la flexibilité des RNN pour apprendre une description probabiliste de séquences de symboles, c'est-à-dire une information de haut niveau associée aux signaux observés, qui en retour pourra servir d'à priori pour améliorer la précision de la recherche d'information. Par exemple, en modélisant l'évolution de groupes de notes dans la musique polyphonique, d'accords dans une progression harmonique, de phonèmes dans un énoncé oral ou encore de sources individuelles dans un mélange audio, nous pouvons améliorer significativement les méthodes de transcription polyphonique, de reconnaissance d'accords, de reconnaissance de la parole et de séparation de sources audio respectivement. L'application pratique de nos modèles à ces tâches est détaillée dans les quatre derniers articles présentés dans cette thèse. Dans le premier article, nous remplaçons la couche de sortie d'un RNN par des machines de Boltzmann restreintes conditionnelles pour décrire des distributions de sortie multimodales beaucoup plus riches. Dans le deuxième article, nous évaluons et proposons des méthodes avancées pour entraîner les RNN. Dans les quatre derniers articles, nous examinons différentes façons de combiner nos modèles symboliques à des réseaux profonds et à la factorisation matricielle non-négative, notamment par des produits d'experts, des architectures entrée/sortie et des cadres génératifs généralisant les modèles de Markov cachés. Nous proposons et analysons également des méthodes d'inférence efficaces pour ces modèles, telles la recherche vorace chronologique, la recherche en faisceau à haute dimension, la recherche en faisceau élagué et la descente de gradient. Finalement, nous abordons les questions de l'étiquette biaisée, du maître imposant, du lissage temporel, de la régularisation et du pré-entraînement.