Towards Non Invasive Diagnosis of Scoliosis Using Semi-supervised Learning Approach

In this paper, a new methodology for the prediction of scoliosis curve types from non invasive acquisitions of the back surface of the trunk is proposed. One hundred and fifty-nine scoliosis patients had their back surface acquired in 3D using an optical digitizer. Each surface is then characterized by 45 local measurements of the back surface rotation. Using a semi-supervised algorithm, the classifier is trained with only 32 labeled and 58 unlabeled data. Tested on 69 new samples, the classifier succeeded in classifying correctly 87.0% of the data. After reducing the number of labeled training samples to 12, the behavior of the resulting classifier tends to be similar to the reference case where the classifier is trained only with the maximum number of available labeled data. Moreover, the addition of unlabeled data guided the classifier towards more generalizable boundaries between the classes. Those results provide a proof of feasibility for using a semi-supervised learning algorithm to train a classifier for the prediction of a scoliosis curve type, when only a few training data are labeled. This constitutes a promising clinical finding since it will allow the diagnosis and the follow-up of scoliotic deformities without exposing the patient to X-ray radiations.

L’élaboration d’un programme d’Enseignement à distance par radio (EADR) pour l’amélioration des résultats d’examens officiels du baccalauréat 1ère partie en Haïti

Ce mémoire de maîtrise porte sur la contribution que pourrait apporter l’Enseignement à distance par radio (EADR) dans la réduction du taux d’échec aux examens du baccalauréat 1ère partie en Haïti. De manière spécifique, nous souhaitions élaborer un programme d’ « Enseignement à distance par radio » (EADR) afin d’aider l’ensemble des candidats bacheliers des classes de Rhéto à préparer les examens du bac 1ère partie. En Haïti, l’Enseignement à distance (EAD) est pratiquement absent. De nombreux pays ayant eu des situations similaires à Haïti ont mis en place des programmes de « Formations ouvertes et à distance » (FOAD) en complémentarité avec le mode d’enseignement classique ou en mode présentiel. La complexité de la situation exige d’envisager diverses pistes pour sortir le système éducatif haïtien de cette léthargie. Si l’on ne peut considérer l’EAD comme l’unique perspective, il est par contre pertinent et souhaitable de l’envisager comme une alternative non négligeable (Lubérisse, 2003). En nous appuyant sur les principales conditions d’efficacité des FOAD définies par Karsenti (2003), les principes théoriques de type R & D (Van der Maren, 2003?), le cadre théorique de la méthodologie de l’évaluation des besoins de Chagnon et Paquette (Institut universitaire des Centres Jeunesses de Montréal, 2005) et de Roegiers, Wouters & Gerard (1992), nous avons élaboré les grandes lignes générales de ce programme d’EADR et les avons soumises à douze (12) acteurs clés du système éducatif haïtien (4 élèves, 3 parents, 2 enseignants et 3 spécialistes de la radio ou de l’EADR). Cette ébauche de programme comportait principalement les objectifs du programme d’EADR, la méthode pédagogique, le contenu et les conditions de mise en œuvre. Des données recueillies par le biais d’entrevues individuelles il ressort que l’implantation d’un programme d’EADR peut être bénéfique au système éducatif haïtien, particulièrement sur les résultats d’examens officiels du baccalauréat 1ère partie. Les douze participants à notre recherche, croient que l’objectif poursuivi par le programme d’EADR est tout à fait réalisable et important pour le public cible. Tout en notant l’aspect positif du programme d’EADR proposé, les participants réclament certaines modifications quant à la méthode pédagogique, au contenu et aux conditions de mise en œuvre. Ainsi, les recommandations faites par les douze acteurs clés du système éducatif, jointes à notre recension nous ont permis d’élaborer un nouveau programme d’EADR revu et corrigé qui pourra servir de base à une évaluation plus large.

La place de l’autonomie de l’apprenant en formation ouverte et à distance dans le contexte de l’enseignement supérieur ouest-africain

Les difficultés croissantes de l’enseignement supérieur en matière d’accessibilité aux formations et de disponibilité de filières de qualité, dans les pays en voie de développement de l’Afrique de l’Ouest notamment, conjuguées avec le développement vertigineux des technologies de l’information et de la communication (TIC), suscitent un grand espoir de faire de la formation à distance une solution alternative crédible des formations présentielles (OCDE, 2006). Or, si la littérature s’accorde à reconnaitre aux TIC et l’interactivité qu’elles procurent des facteurs favorisant l’apprentissage (Karsenti, 2006), la réalité du terrain éducatif lui impose de reconnaitre que non seulement la révolution de la formation ouverte et à distance (FOAD) n’est pas encore d’actualité (OCDE, 2006), mais qu’elle ne le sera que si, pour faire face à la distance transactionnelle, plus accrue en formation à distance, l’apprenant ne se contente plus d’apprendre, mais d’apprendre à apprendre, ce qui exige de lui des compétences d’autonomie. Or, malgré des décennies d’intérêt et d’investissement de la recherche, le développement de l’autonomie sur le terrain reste toujours marginal, les débats philosophiques ayant pris le pas sur la quête de solutions pratiques (Albero ,2003). La question de savoir comment les éducateurs de la FOAD utilisent les solutions existantes, censées favoriser l’autonomie de l’apprenant, telles certaines formes de tutorat et de travail de groupes, n’est pas sans intérêt, puisqu’elle permet de mieux comprendre le terrain cible et sa part de responsabilité dans cet insuccès de l’autonomie. S’inscrivant en droite ligne des travaux d’Albero (2003), la présente étude organise les principes d’autonomie suivant un cadre conceptuel privilégiant l’action et le développement, selon une dimension dynamique symbolisant l’importance du soutien à accorder à l’apprenant, une dimension topologique indiquant la nécessité pour ce soutien de prendre en compte les différents aspects sur lesquels l’apprenant peut exercer son autonomie et une dimension chronologique exprimant l’importance du désétayage. De façon pratique, cette étude, démarrée en 2009 dans le contexte de la FOAD du 2IE (Institut International des Ingénieurs de l’Eau et de l’Environnement), sis à Ouagadougou au Burkina Faso, s’organise en trois articles : le premier tente de comprendre si les conditions d’efficacité de la FOAD, selon les apprenants, formulent un besoin d’apprentissage en autonomie; le second tente de comprendre, à partir des propos des tuteurs, si l’encadrement des apprenants respecte les principes d’autonomie; enfin, le troisième article s’est penché, sur la base des intentions exprimées par les concepteurs, sur le respect des principes d’autonomie par les cours. L’éloignement des apprenants et l’objectif de comprendre leurs perceptions de la FOAD, nous ont fait préférer une approche de recherche de type mixte, à la fois qualitative pour mieux comprendre leur perception (Karsenti & Savoie-Zajc, 2004) et quantitative, pour tenir compte de leur éloignement. Pour la perception des éducateurs, nous avons opté pour une approche qualitative/descriptive plus appropriée dès que l’étude vise la compréhension du phénomène social abordé (Karsenti & Savoie-Zajc, 2004). Des résultats obtenus, la perception des 62 apprenants sur les 170 initialement invités par courriel à répondre au questionnaire, semble confirmer l’autonomie de l’apprenant comme une condition de leur réussite en FOAD. La demande des apprenants pour un soutien accru, malgré l’effort actuellement consenti par l’encadrement, effort reconnu par les apprenants eux-mêmes et qu’attestent les 10 tuteurs interviewés sur une quarantaine au 2IE, devrait, toutefois, inviter à la réflexion, puisque ne s’opposant pas réellement à un apprentissage en hétéronomie. À l’analyse, il apparait que l’insatisfaction des apprenants s’expliquerait par la non-prise en compte des différents aspects susceptibles d’influencer leur apprentissage. De plus, en nous référant aux entretiens avec les 11 concepteurs de cours sur un total de 30, il apparait que, bien que conscients de la nécessité d’adapter les cours au contexte de la FOAD, ni la modularité des contenus, ni la flexibilité de la structure des cours ne semblent être prises en compte. Au final, l’étude révèle l’urgence de lutter contre les habitudes acquises en formation présentielle et la nécessité d’employer des pédagogues professionnels formés pour une pédagogie d’autonomisation. Encore faudrait-il que l’autonomie soit véritablement consacrée par la littérature comme une praxis pour signifier qu’elle n’a d’autre fin qu’elle-même, et non comme une poiesis, pour dire que l’autonomie vise une production et cesserait dès que son objectif est atteint.

Développement d’une grille pour l’analyse de la culture e-learning dans des forums de discussion en ligne

La formation à distance (FAD) est de plus en plus utilisée dans le cadre de la formation des enseignants aux technologies de l’information et de la communication (TIC). Dans les pays en voie de développement, elle permet non seulement de réduire les coûts par rapport à une formation traditionnelle, mais aussi de modéliser des pratiques pédagogiques exemplaires qui permettent de maximiser le recours aux TIC. En ce sens, la formation continue des enseignants aux TIC par des cours à distance qui intègrent des forums de discussion offre plusieurs avantages pour ces pays. L’évaluation des apprentissages réalisés dans les forums reste cependant un problème complexe. Différents modèles et différentes procédures d’évaluation ont été proposés par la littérature, mais aucun n’a encore abordé spécifiquement la culture e-learning des participants telle qu’elle est définie par le modèle IntersTICES (Viens, 2007 ; Viens et Peraya, 2005). L’objectif de notre recherche est l’élaboration d’une grille opérationnelle pour l’analyse de la culture e-learning à partir des contenus de différents forums de discussion utilisés comme activité de formation dans un cours à distance. Pour développer cette grille, nous utiliserons une combinaison de modèles recensés dans la revue de littérature afin de circonscrire les principaux concepts et indicateurs à prendre en compte pour ensuite suivre les procédures relatives à l’analyse de la valeur, une méthodologie qui appelle la production d’un cahier des charges fonctionnel, la production de l’outil, puis sa mise à l’essai auprès d’experts. Cette procédure nous a permis de mettre sur pied une grille optimale, opérationnelle et appuyée par une base théorique et méthodologique solide.

Conception et développement d'un environnement informatisé d'expérimentations contrôlées et assistées à distance par ordinateur (Ex@O)

La démarche scientifique (ou expérimentale) en milieu scolaire nécessite des savoir-faire expérimentaux qui ne s’acquièrent habituellement qu’en présentiel, c’est-à-dire en laboratoire institutionnel où l’enseignant ou le technicien sont présents et peuvent, à tout moment, assister pleinement l’apprenant dans sa démarche d’investigation scientifique et technologique. Ils peuvent l’orienter, le diriger, susciter sa réflexion, faire des démonstrations réelles ou contrôler son expérimentation en lui montrant comment paramétrer les outils d’expérimentation assistée par ordinateur (ExAO). Pour répondre aux besoins de la formation à distance, cette recherche de développement en didactique des sciences et de la technologie propose de mettre à la disposition des apprenants et des enseignants un environnement de laboratoire informatisé, contrôlé et assisté à distance. Cet environnement, axé sur un microlaboratoire d’ExAO (MicrolabExAO), que nous avons nommé Ex@O pour le distinguer, a été testé de manière fonctionnelle, puis évalué en situation réelle par des étudiants-maîtres et des élèves de l’éducation des adultes qui ont pratiqué et expérimenté la démarche scientifique, en situation de laboratoire réel, mais à distance. Pour ce faire, nous avons couplé le logiciel MicrolabExAO à un logiciel de prise en main à distance avec outils audio et vidéo (Teamviewer). De plus, nous avons créé et inséré, dans le logiciel MicrolabExAO, une aide en ligne pour télécharger et faciliter la prise en main à distance. Puisque cet environnement Ex@O permet de multiplier les contacts des apprenants avec une expérimentation concrète, ce prototype répond bien à l’un des objectifs du Programme de formation de l’école québécoise (PFEQ) qui est de rendre l’apprenant plus actif dans ses apprentissages. Et parce que ce premier prototype d’environnement Ex@O permet d’effectuer des activités en laboratoire à distance, nous avons pu vérifier qu’il met aussi l’accent, non seulement sur les savoirs, mais également sur les savoir-faire expérimentaux en sciences et technologie, traditionnellement développés dans les locaux des laboratoires institutionnels. Notons ici que la démarche expérimentale s’acquiert très majoritairement en laboratoire en pratiquant, souvent et régulièrement, le processus inductif et déductif propre à cette démarche. Cette pratique de la démarche expérimentale, à distance, avec la technologie Ex@O qui l’accompagne, nous a permis de vérifier que celle-ci était possible, voire comparable à la réalisation, pas-à-pas, d’un protocole expérimental effectué dans un laboratoire institutionnel.

Deep learning of representations and its application to computer vision

L’objectif de cette thèse par articles est de présenter modestement quelques étapes du parcours qui mènera (on espère) à une solution générale du problème de l’intelligence artificielle. Cette thèse contient quatre articles qui présentent chacun une différente nouvelle méthode d’inférence perceptive en utilisant l’apprentissage machine et, plus particulièrement, les réseaux neuronaux profonds. Chacun de ces documents met en évidence l’utilité de sa méthode proposée dans le cadre d’une tâche de vision par ordinateur. Ces méthodes sont applicables dans un contexte plus général, et dans certains cas elles on tété appliquées ailleurs, mais ceci ne sera pas abordé dans le contexte de cette de thèse. Dans le premier article, nous présentons deux nouveaux algorithmes d’inférence variationelle pour le modèle génératif d’images appelé codage parcimonieux “spike- and-slab” (CPSS). Ces méthodes d’inférence plus rapides nous permettent d’utiliser des modèles CPSS de tailles beaucoup plus grandes qu’auparavant. Nous démontrons qu’elles sont meilleures pour extraire des détecteur de caractéristiques quand très peu d’exemples étiquetés sont disponibles pour l’entraînement. Partant d’un modèle CPSS, nous construisons ensuite une architecture profonde, la machine de Boltzmann profonde partiellement dirigée (MBP-PD). Ce modèle a été conçu de manière à simplifier d’entraînement des machines de Boltzmann profondes qui nécessitent normalement une phase de pré-entraînement glouton pour chaque couche. Ce problème est réglé dans une certaine mesure, mais le coût d’inférence dans le nouveau modèle est relativement trop élevé pour permettre de l’utiliser de manière pratique. Dans le deuxième article, nous revenons au problème d’entraînement joint de machines de Boltzmann profondes. Cette fois, au lieu de changer de famille de modèles, nous introduisons un nouveau critère d’entraînement qui donne naissance aux machines de Boltzmann profondes à multiples prédictions (MBP-MP). Les MBP-MP sont entraînables en une seule étape et ont un meilleur taux de succès en classification que les MBP classiques. Elles s’entraînent aussi avec des méthodes variationelles standard au lieu de nécessiter un classificateur discriminant pour obtenir un bon taux de succès en classification. Par contre, un des inconvénients de tels modèles est leur incapacité de générer deséchantillons, mais ceci n’est pas trop grave puisque la performance de classification des machines de Boltzmann profondes n’est plus une priorité étant donné les dernières avancées en apprentissage supervisé. Malgré cela, les MBP-MP demeurent intéressantes parce qu’elles sont capable d’accomplir certaines tâches que des modèles purement supervisés ne peuvent pas faire, telles que celle de classifier des données incomplètes ou encore celle de combler intelligemment l’information manquante dans ces données incomplètes. Le travail présenté dans cette thèse s’est déroulé au milieu d’une période de transformations importantes du domaine de l’apprentissage à réseaux neuronaux profonds qui a été déclenchée par la découverte de l’algorithme de “dropout” par Geoffrey Hinton. Dropout rend possible un entraînement purement supervisé d’architectures de propagation unidirectionnel sans être exposé au danger de sur- entraînement. Le troisième article présenté dans cette thèse introduit une nouvelle fonction d’activation spécialement con ̧cue pour aller avec l’algorithme de Dropout. Cette fonction d’activation, appelée maxout, permet l’utilisation de aggrégation multi-canal dans un contexte d’apprentissage purement supervisé. Nous démontrons comment plusieurs tâches de reconnaissance d’objets sont mieux accomplies par l’utilisation de maxout. Pour terminer, sont présentons un vrai cas d’utilisation dans l’industrie pour la transcription d’adresses de maisons à plusieurs chiffres. En combinant maxout avec une nouvelle sorte de couche de sortie pour des réseaux neuronaux de convolution, nous démontrons qu’il est possible d’atteindre un taux de succès comparable à celui des humains sur un ensemble de données coriace constitué de photos prises par les voitures de Google. Ce système a été déployé avec succès chez Google pour lire environ cent million d’adresses de maisons.

Bidirectional Helmholtz Machines

L'entraînement sans surveillance efficace et inférence dans les modèles génératifs profonds reste un problème difficile. Une approche assez simple, la machine de Helmholtz, consiste à entraîner du haut vers le bas un modèle génératif dirigé qui sera utilisé plus tard pour l'inférence approximative. Des résultats récents suggèrent que de meilleurs modèles génératifs peuvent être obtenus par de meilleures procédures d'inférence approximatives. Au lieu d'améliorer la procédure d'inférence, nous proposons ici un nouveau modèle, la machine de Helmholtz bidirectionnelle, qui garantit qu'on peut calculer efficacement les distributions de haut-vers-bas et de bas-vers-haut. Nous y parvenons en interprétant à les modèles haut-vers-bas et bas-vers-haut en tant que distributions d'inférence approximative, puis ensuite en définissant la distribution du modèle comme étant la moyenne géométrique de ces deux distributions. Nous dérivons une borne inférieure pour la vraisemblance de ce modèle, et nous démontrons que l'optimisation de cette borne se comporte en régulisateur. Ce régularisateur sera tel que la distance de Bhattacharyya sera minisée entre les distributions approximatives haut-vers-bas et bas-vers-haut. Cette approche produit des résultats de pointe en terme de modèles génératifs qui favorisent les réseaux significativement plus profonds. Elle permet aussi une inférence approximative amérliorée par plusieurs ordres de grandeur. De plus, nous introduisons un modèle génératif profond basé sur les modèles BiHM pour l'entraînement semi-supervisé.

Changements et évolution des universités conventionnelles sous l’influence des technologies de l’information et de la communication (TIC): le cas du contexte universitaire nord-américain

Cette recherche part du constat de l’utilisation des nouvelles technologies qui se généralise dans l’enseignement universitaire (tant sur campus qu’en enseignement à distance), et traite cette question sous trois aspects institutionnel, pédagogique et technologique. La recherche a été menée à travers quinze universités canadiennes où nous avons interrogé vingt-quatre universitaires, nommément des responsables de centres de pédagogie universitaire et des experts sur la question de l’intégration des technologies à l’enseignement universitaire. Pour le volet institutionnel, nous avons eu recours à un cadre théorique qui met en relief le changement de structure et de fonctionnement des universités à l’ère d’Internet, suivant le modèle théorique de l’Open System Communications Net de Kershaw et Safford (1998, 2001). Les résultats, à l’aune de ce modèle, confirment que les universités conventionnelles sont dans une phase de transformation due à l’utilisation des technologies de l'information et de la communication (TIC). De plus, les cours hybrides, la bimodalité, des universités entièrement à distance visant une clientèle estudiantine au-delà des frontières régionales et nationales, des universités associant plusieurs modèles, des universités fonctionnant à base d’intelligence artificielle, sont les modèles principaux qui ont la forte possibilité de s’imposer dans le paysage universitaire nord-américain au cours des prochaines décennies. Enfin, à la lumière du modèle théorique, nous avons exploré le rôle de l’université, ainsi en transformation, au sein de la société tout comme les rapports éventuels entre les institutions universitaires. S’agissant de l’aspect pédagogique, nous avons utilisé une perspective théorique fondée sur le modèle du Community of Inquiry (CoI) de Garrison, Anderson et Archer (2000), revu par Vaughan et Garrison (2005) et Garrison et Arbaugh (2007) qui prône notamment une nouvelle culture de travail à l’université fondée sur trois niveaux de présence. Les résultats indiquent l’importance d’éléments relatifs à la présence d’enseignement, à la présence cognitive et à la présence sociale, comme le suggère le modèle. Cependant, la récurrence -dans les trois niveaux de présence- de certains indicateurs, suggérés par les répondants, tels que l’échange d’information, la discussion et la collaboration, nous ont amenés à conclure à la non-étanchéité du modèle du CoI. De plus, certaines catégories, de par leur fréquence d’apparition dans les propos des interviewés, mériteraient d’avoir une considération plus grande dans les exigences pédagogiques que requiert le nouveau contexte prévalant dans les universités conventionnelles. C’est le cas par exemple de la catégorie « cohésion de groupe ». Enfin, dans le troisième volet de la recherche relatif à la dimension technologique, nous nous sommes inspirés du modèle théorique d’Olapiriyakul et Scher (2006) qui postule que l’infrastructure dans l’enseignement doit être à la fois une technologie pédagogique et une technologie d’apprentissage pour les étudiants (instructional technology and student learning technology). Partant de cette approche, le volet technologique de notre recherche a consisté à identifier les fonctionnalités exigées de la technologie pour induire une évolution institutionnelle et pédagogique. Les résultats à cet égard ont indiqué que les raisons pour lesquelles les universités choisissent d’intégrer les TIC à l’enseignement ne sont pas toujours d’ordre pédagogique, ce qui explique que la technologie elle-même ne revête pas forcément les qualités a priori requises pour une évolution pédagogique et institutionnelle. De ce constat, les technologies appropriées pour une réelle évolution pédagogique et institutionnelle des universités ont été identifiées.

Étude du travail collaboratif dans les blogs au sein d’un cours à l’Université de Montréal

Les nouveaux dispositifs de formation à distance représentent de nouvelles modalités de formation dans l’enseignement supérieur. Ces dispositifs impliquent l’utilisation d’environnements pédagogiques adaptés qui favorisent les situations de travail collaboratif. La collaboration au sein de ces outils résulte non seulement des interactions entre les étudiants, mais aussi des modalités de travail et d’accompagnement mises en place au préalable par les enseignants, notamment pour que les interactions fassent sens pour les étudiants. Ainsi, la question qui guide cette étude de cas est la suivante. Comment se caractérise le travail collaboratif des étudiants dans les blogs dans le cadre du cours ETA 6538? Plus précisément, nous cherchons à comprendre comment les étudiants collaborent à l'intérieur des blogs et quels sont les indicateurs propices à cette collaboration. À l’issue de notre étude, nous proposons une liste de recommandations pour favoriser la mise en place et le déroulement du travail collaboratif au sein des blogs, ainsi que des indicateurs pouvant servir à l’évaluation de la collaboration. Les concepts exploités dans ce mémoire sont relatifs au processus d'acquisition de savoir à partir de la collaboration émanant des interactions au sein des TIC, des dispositifs d’apprentissage en ligne et plus particulièrement des blogues. Nous avons utilisé une méthode de type à la fois quantitative et qualitative. Les blogs de huit étudiants ont été analysés. Les résultats de ces analyses montrent que les étudiants ont collaboré au sein des blogs et qu’ensemble, ils ont fait émergé de nouveaux savoirs et connaissances.

Évaluation d'un programme alternatif de formation de médecins généralistes en Gynécologie et Obstétrique au Sénégal

Afin de lutter contre la mortalité maternelle dont les taux restent encore élevés avec 401 pour 100 000 naissances vivantes en 2005, le Sénégal a mis en œuvre dans la continuité de ses stratégies novatrices de délégation de compétences pour renforcer l’accès aux soins obstétricaux et néonataux d’urgence, un programme alternatif de formation au D.E.S de Gynécologie et Obstétrique de médecins généralistes basés dans les zones éloignées. A partir du curriculum du programme classique, ce programme allie l’enseignement à distance à l’aide des Nouvelles Technologies de l’Information et de la Communication, des stages pratiques dans les sites du CHU, le coaching par les enseignants du CHU dans les Centres de santé où officient les médecins apprenants, des évaluations en ligne et les évaluations annuelles formelles du programme de formation classique. Il a été mis en œuvre dans deux districts du Sénégal par la Chaire de Gynécologie et d’Obstétrique du CHU de Dakar. Ce travail présente l’évaluation à mi-parcours de ce programme en analysant son implantation et ses effets à travers une étude de cas, grâce à des données qualitatives et quantitatives. Les résultats montrent : une évolution favorable des indicateurs sanitaires dans les deux sites du programme comparativement aux sites témoins, une augmentation du niveau de connaissance et de compétence des apprenants, et un niveau de satisfaction élevé des deux apprenants, des enseignants et des bénéficiaires. Cependant, des améliorations sont à apporter dans la mise en œuvre du programme en particulier en termes d’opérationnalisation des innovations pédagogiques, de coordination et de pérennisation par le Ministère de la Santé.

Apprentissage machine efficace : théorie et pratique

Malgré des progrès constants en termes de capacité de calcul, mémoire et quantité de données disponibles, les algorithmes d'apprentissage machine doivent se montrer efficaces dans l'utilisation de ces ressources. La minimisation des coûts est évidemment un facteur important, mais une autre motivation est la recherche de mécanismes d'apprentissage capables de reproduire le comportement d'êtres intelligents. Cette thèse aborde le problème de l'efficacité à travers plusieurs articles traitant d'algorithmes d'apprentissage variés : ce problème est vu non seulement du point de vue de l'efficacité computationnelle (temps de calcul et mémoire utilisés), mais aussi de celui de l'efficacité statistique (nombre d'exemples requis pour accomplir une tâche donnée). Une première contribution apportée par cette thèse est la mise en lumière d'inefficacités statistiques dans des algorithmes existants. Nous montrons ainsi que les arbres de décision généralisent mal pour certains types de tâches (chapitre 3), de même que les algorithmes classiques d'apprentissage semi-supervisé à base de graphe (chapitre 5), chacun étant affecté par une forme particulière de la malédiction de la dimensionalité. Pour une certaine classe de réseaux de neurones, appelés réseaux sommes-produits, nous montrons qu'il peut être exponentiellement moins efficace de représenter certaines fonctions par des réseaux à une seule couche cachée, comparé à des réseaux profonds (chapitre 4). Nos analyses permettent de mieux comprendre certains problèmes intrinsèques liés à ces algorithmes, et d'orienter la recherche dans des directions qui pourraient permettre de les résoudre. Nous identifions également des inefficacités computationnelles dans les algorithmes d'apprentissage semi-supervisé à base de graphe (chapitre 5), et dans l'apprentissage de mélanges de Gaussiennes en présence de valeurs manquantes (chapitre 6). Dans les deux cas, nous proposons de nouveaux algorithmes capables de traiter des ensembles de données significativement plus grands. Les deux derniers chapitres traitent de l'efficacité computationnelle sous un angle différent. Dans le chapitre 7, nous analysons de manière théorique un algorithme existant pour l'apprentissage efficace dans les machines de Boltzmann restreintes (la divergence contrastive), afin de mieux comprendre les raisons qui expliquent le succès de cet algorithme. Finalement, dans le chapitre 8 nous présentons une application de l'apprentissage machine dans le domaine des jeux vidéo, pour laquelle le problème de l'efficacité computationnelle est relié à des considérations d'ingénierie logicielle et matérielle, souvent ignorées en recherche mais ô combien importantes en pratique.

Le téléenseignement avec la vidéoconférence et le développement professionnel d’enseignants du collégial

Beaucoup de cégeps voient leurs programmes techniques menacés à cause de la baisse démographique et de l’exode des jeunes. Cette situation est directement reliée à l’offre de formation : 46,1 % ont dû quitter leur région, car le programme d’études choisi n’y était pas offert. C’est en Gaspésie-Îles-de-la-Madeleine que pourrait s’effectuer la plus importante chute de clientèle, soit une baisse de plus de 40 % par rapport à l’effectif observé à l’automne 2008 (Bezy, 2011). Ce constat amène aussi son lot de questions quant au développement professionnel des enseignants. Un projet novateur se réalise dans cette région et pourrait aider à changer la situation. En effet, le cégep de la Gaspésie et des Iles a instauré une initiative de téléenseignement dans deux programmes (techniques de comptabilité et de gestion, soins infirmiers). Cette recherche vise à décrire les défis et obstacles auxquels sont confrontés les enseignants en processus de changement, ainsi que les avantages et bénéfices perçus de la pratique du téléenseignement, les changements de pratiques pédagogiques particuliers à la vidéoconférence, selon les différents niveaux d’adoption de la technologie. Pour mesurer ces différents aspects de leur pratique, le modèle CBAM (Hall & Hord, 2006) a été utilisé ainsi que le modèle de développement professionnel de (Clarke & Hollingsworth, 2002). Les résultats ont été obtenus par questionnaires (SoC et TAM) et entrevues (LoU et autres questions sur les principaux thèmes de cette recherche), ils permettent de dresser un portrait détaillé du rôle de ces enseignants tout en répondant aux objectifs de recherche. Des profils individuels et de groupes sont présentés pour cerner les caractéristiques de leur développement professionnel dans le cadre de cette innovation. Les résultats montrent de grandes similitudes entre les cas de l’échantillon (6 enseignants) et il ressort que les thèmes les plus préoccupants pour ces enseignants sont la gestion de classe et les défis techniques et pédagogiques que le téléenseignement implique.

Cross-Linguistic Transfer (CLT) in Bilingual Speakers : Neural Correlates of Language Learning

Le but de cette thèse est d'étudier les corrélats comportementaux et neuronaux du transfert inter-linguistique (TIL) dans l'apprentissage d’une langue seconde (L2). Compte tenu de nos connaissances sur l'influence de la distance linguistique sur le TIL (Paradis, 1987, 2004; Odlin, 1989, 2004, 2005; Gollan, 2005; Ringbom, 2007), nous avons examiné l'effet de facilitation de la similarité phonologique à l’aide de la résonance magnétique fonctionnelle entre des langues linguistiquement proches (espagnol-français) et des langues linguistiquement éloignées (persan-français). L'étude I rapporte les résultats obtenus pour des langues linguistiquement proches (espagnol-français), alors que l'étude II porte sur des langues linguistiquement éloignées (persan-français). Puis, les changements de connectivité fonctionnelle dans le réseau langagier (Price, 2010) et dans le réseau de contrôle supplémentaire impliqué dans le traitement d’une langue seconde (Abutalebi & Green, 2007) lors de l’apprentissage d’une langue linguistiquement éloignée (persan-français) sont rapportés dans l’étude III. Les résultats des analyses d’IRMF suivant le modèle linéaire général chez les bilingues de langues linguistiquement proches (français-espagnol) montrent que le traitement des mots phonologiquement similaires dans les deux langues (cognates et clangs) compte sur un réseau neuronal partagé par la langue maternelle (L1) et la L2, tandis que le traitement des mots phonologiquement éloignés (non-clang-non-cognates) active des structures impliquées dans le traitement de la mémoire de travail et d'attention. Toutefois, chez les personnes bilingues de L1-L2 linguistiquement éloignées (français-persan), même les mots phonologiquement similaires à travers les langues (cognates et clangs) activent des régions connues pour être impliquées dans l'attention et le contrôle cognitif. Par ailleurs, les mots phonologiquement éloignés (non-clang-non-cognates) activent des régions usuellement associées à la mémoire de travail et aux fonctions exécutives. Ainsi, le facteur de distance inter-linguistique entre L1 et L2 module la charge cognitive sur la base du degré de similarité phonologiques entres les items en L1 et L2. Des structures soutenant les processus impliqués dans le traitement exécutif sont recrutées afin de compenser pour des demandes cognitives. Lorsque la compétence linguistique en L2 augmente et que les tâches linguistiques exigent ainsi moins d’effort, la demande pour les ressources cognitives diminue. Tel que déjà rapporté (Majerus, et al, 2008; Prat, et al, 2007; Veroude, et al, 2010; Dodel, et al, 2005; Coynel, et al ., 2009), les résultats des analyses de connectivité fonctionnelle montrent qu’après l’entraînement la valeur d'intégration (connectivité fonctionnelle) diminue puisqu’il y a moins de circulation du flux d'information. Les résultats de cette recherche contribuent à une meilleure compréhension des aspects neurocognitifs et de plasticité cérébrale du TIL ainsi que l'impact de la distance linguistique dans l'apprentissage des langues. Ces résultats ont des implications dans les stratégies d'apprentissage d’une L2, les méthodes d’enseignement d’une L2 ainsi que le développement d'approches thérapeutiques chez des patients bilingues qui souffrent de troubles langagiers.

La formation continue à distance des enseignants du secondaire au Bénin : réalités et perspectives

Cette recherche porte sur la pertinence et la faisabilité d’un programme de formation continue à distance des enseignants qualifiés de l’enseignement secondaire général public du Bénin. Elle a deux objectifs spécifiques : l’identification et l’analyse des besoins de formation continue des enseignants du secondaire du Bénin et l’étude des modalités administratives, pédagogiques et techniques de mise en place d’un tel programme dans le contexte béninois. Les recherches sont effectuées sur la base de la mise en œuvre de la technique du groupe nominal (TGN) qui a permis de générer un premier questionnaire soumis à un échantillon de 278 enseignants représentatifs des 1 488 enseignants qualifiés de l’enseignement secondaire général public du Bénin et trois autres questionnaires, basés sur la technique Delphi, adressés à 13 experts du système éducatif béninois. Il apparaît qu’un futur programme de formation continue à distance des enseignants du secondaire devrait comporter, principalement, les trois thèmes ci-après, classés par ordre de priorité : «Technologies de l’information et de la communication »; «Méthodes pédagogiques» et « Matière de spécialité ». L’utilisation de la technique Delphi a permis d’établir une liste de 23 items correspondant aux modalités administratives, pédagogiques et techniques pour la mise en œuvre de la formation. L’analyse des résultats de la technique Delphi et celle des réponses au questionnaire adressé aux enseignants ont permis d’opérer un choix de médias à utiliser et/ou à intégrer pour transmettre le savoir et soutenir l’apprentissage. Il ressort des résultats de la recherche que les enseignants béninois du secondaire ont d’importants besoins de formation continue et que la conception et la mise en œuvre d’un programme de formation à distance axée sur l’utilisation des TIC sont pertinentes et faisables au Bénin. Un modèle organisationnel de formation continue à distance a été proposé.

Virtual (dis) connectivities : mobile intimacy and presence for women in long distance relationships

Nous vivons dans une époque où la mobilité internationale est une pratique très courante; ainsi, de plus en plus de partenaires doivent maintenir leurs relations à distance. Le phénomène va de pair avec le développement des nouvelles technologies, qui introduisent de nouvelles formes et de pratiques pour maintenir l’intimité. Cela soulève des questions sur les pratiques de connexion (ou déconnexion) lorsque les couples sont séparés par la distance et le temps. Ce mémoire propose d’explorer comment les femmes dans des relations amoureuses à distance utilisent divers modes d’expression (visuels, textuels, oraux et tactiles) ainsi que plusieurs sens à travers de multiples technologies mobiles, qui lui permettent de reconstruire la présence et l’intimité avec l’autre. Inspiré par le new mobilities paradigm (Sheller & Urry, 2006), ainsi que les concepts de mobile intimacy (Hjorth & Lim, 2012; Elliott & Urry, 2010) et la présence imaginée (Chayko, 2002; Elliott & Urry, 2010), je propose les notions de (dé) connectivité virtuelle, le lieu virtuel, ainsi que la présence/absence technologique. Utilisant une approche méthodologique mixte, venant des données d’entrevues semi-dirigées, de l’autoethnographie, de la recherche création et de journaux de bord multimédias, certaines pratiques de contrôle et de surveillance, des formes émergentes de travail, l’immédiateté et la réciprocité émergent dans une époque d’interconnectivité.