Sequential Machine learning Approaches for Portfolio Management

Cette thèse envisage un ensemble de méthodes permettant aux algorithmes d'apprentissage statistique de mieux traiter la nature séquentielle des problèmes de gestion de portefeuilles financiers. Nous débutons par une considération du problème général de la composition d'algorithmes d'apprentissage devant gérer des tâches séquentielles, en particulier celui de la mise-à-jour efficace des ensembles d'apprentissage dans un cadre de validation séquentielle. Nous énumérons les desiderata que des primitives de composition doivent satisfaire, et faisons ressortir la difficulté de les atteindre de façon rigoureuse et efficace. Nous poursuivons en présentant un ensemble d'algorithmes qui atteignent ces objectifs et présentons une étude de cas d'un système complexe de prise de décision financière utilisant ces techniques. Nous décrivons ensuite une méthode générale permettant de transformer un problème de décision séquentielle non-Markovien en un problème d'apprentissage supervisé en employant un algorithme de recherche basé sur les K meilleurs chemins. Nous traitons d'une application en gestion de portefeuille où nous entraînons un algorithme d'apprentissage à optimiser directement un ratio de Sharpe (ou autre critère non-additif incorporant une aversion au risque). Nous illustrons l'approche par une étude expérimentale approfondie, proposant une architecture de réseaux de neurones spécialisée à la gestion de portefeuille et la comparant à plusieurs alternatives. Finalement, nous introduisons une représentation fonctionnelle de séries chronologiques permettant à des prévisions d'être effectuées sur un horizon variable, tout en utilisant un ensemble informationnel révélé de manière progressive. L'approche est basée sur l'utilisation des processus Gaussiens, lesquels fournissent une matrice de covariance complète entre tous les points pour lesquels une prévision est demandée. Cette information est utilisée à bon escient par un algorithme qui transige activement des écarts de cours (price spreads) entre des contrats à terme sur commodités. L'approche proposée produit, hors échantillon, un rendement ajusté pour le risque significatif, après frais de transactions, sur un portefeuille de 30 actifs.

Exploration de la relation entre l’évaluation à l’aide d’examens à la fin du primaire et l’apprentissage par la lecture d’élèves en difficulté d’apprentissage

De nos jours, il ne suffit pas de décoder pour être considéré comme alphabétisé, il faut aussi être capable de comprendre différents types de textes et d'utiliser avec efficience les informations qu'ils présentent (MELS, 2006). Le redoublement et le retard scolaire au primaire étant le plus souvent attribuables aux difficultés en lecture et en écriture et ces faiblesses se répercutant sur la réussite des élèves dans toutes les matières (Stetson et Williams, 1992), l'importance de présenter aux élèves des situations d'apprentissage complexes qui les soutiendront dans leur apprentissage par la lecture est sans équivoque. Surtout que Horton et Lovitt (1994) mentionnent que les échecs scolaires seraient étroitement liés aux difficultés que ces élèves éprouvent lorsqu'ils apprennent en lisant. Cette étude a été réalisée à partir des données collectées dans la recherche menée en 2003-2004 par Chouinard, Bowen, Cartier, Desbiens, Laurier, Plante (2005) intitulée: «L'effet de différentes approches évaluatives sur l'engagement et la persévérance scolaire dans le contexte du passage du primaire au secondaire» (Chouinard et coll., 2005). L’objectif de la présente étude était d’explorer la relation entre l’évaluation à l’aide d’examens d'enseignants de la fin du primaire et l’apprentissage par la lecture d'élèves en difficulté d'apprentissage. Pour ce faire, deux sous-objectifs ont été retenus : (1) Comparer la relation entre les deux types d’élèves (élèves ordinaires et élèves en difficulté d’apprentissage) et le processus d’apprentissage par la lecture et (2) Comparer la relation entre les niveaux d’identification d’évaluation à l’aide d’examens des enseignants et le processus d’apprentissage par la lecture. Les trois principaux concepts de la question de recherche sont la difficulté d'apprentissage, l'apprentissage par la lecture et les pratiques évaluatives, dont l’évaluation à l’aide d’examens. Une analyse des caractéristiques des 22 recherches répertoriées a permis constater que très peu de recherche traitent de la relation entre les pratiques évaluatives et le processus d'apprentissage des élèves du primaire et encore moins impliquent des élèves en difficulté d'apprentissage. ii Afin de répondre à l'objectif de la présente étude, une recherche de type exploratoire dans une approche quantitative a été retenue. Des analyses descriptives (moyennes et écart-type), suivie par une analyse multivariée de la variance (MANOVA) à deux niveaux (2x2) ont été effectuées. Ensuite, des analyses univariées ont été conduites sur les variables qui présentaient des relations significatives afin de mieux cibler ces relations. Cent six enseignants et leurs 1864 élèves ont accepté de répondre à deux questionnaires auto-déclarés : Le questionnaire sur les pratiques évaluatives (Chouinard et coll., 2005) a été utilisé auprès des enseignants. Le questionnaire sur l'apprentissage par la lecture: Lire pour apprendre de Cartier et Butler (version 2004) a été utilisé auprès des élèves. Les résultats en lien avec les objectifs de cette étude indiquent un effet d'interaction significatif entre l’identification des enseignants à l’évaluation à l’aide d’examens (forte ou faible) et les types d'élèves (élèves en difficulté d’apprentissage et élèves ordinaires). Les élèves en difficulté d’apprentissage interprètent davantage les exigences de l’activité que les élèves ordinaires lorsqu’ils sont dans ce contexte. On remarque aussi que les élèves en difficulté d’apprentissage rapportent recourir davantage aux stratégies d’encodage et de rappel que les élèves ordinaires et ce, peu importe l’identification des enseignants à l’évaluation à l’aide d’examens. Les résultats en lien avec le premier sous-objectif ont montré une relation significative entre les types d’élèves (élèves en difficulté d’apprentissage et élèves ordinaires) et le processus d’apprentissage par la lecture. Cette relation significative se situe sur l’engagement périphérique et les stratégies cognitives. Aussi, les résultats en lien avec le deuxième sous-objectif ont révélé une relation significative entre l’évaluation à l’aide d’examens et le processus d’apprentissage par la lecture.

Learning representations for Information Retrieval

La recherche d'informations s'intéresse, entre autres, à répondre à des questions comme: est-ce qu'un document est pertinent à une requête ? Est-ce que deux requêtes ou deux documents sont similaires ? Comment la similarité entre deux requêtes ou documents peut être utilisée pour améliorer l'estimation de la pertinence ? Pour donner réponse à ces questions, il est nécessaire d'associer chaque document et requête à des représentations interprétables par ordinateur. Une fois ces représentations estimées, la similarité peut correspondre, par exemple, à une distance ou une divergence qui opère dans l'espace de représentation. On admet généralement que la qualité d'une représentation a un impact direct sur l'erreur d'estimation par rapport à la vraie pertinence, jugée par un humain. Estimer de bonnes représentations des documents et des requêtes a longtemps été un problème central de la recherche d'informations. Le but de cette thèse est de proposer des nouvelles méthodes pour estimer les représentations des documents et des requêtes, la relation de pertinence entre eux et ainsi modestement avancer l'état de l'art du domaine. Nous présentons quatre articles publiés dans des conférences internationales et un article publié dans un forum d'évaluation. Les deux premiers articles concernent des méthodes qui créent l'espace de représentation selon une connaissance à priori sur les caractéristiques qui sont importantes pour la tâche à accomplir. Ceux-ci nous amènent à présenter un nouveau modèle de recherche d'informations qui diffère des modèles existants sur le plan théorique et de l'efficacité expérimentale. Les deux derniers articles marquent un changement fondamental dans l'approche de construction des représentations. Ils bénéficient notamment de l'intérêt de recherche dont les techniques d'apprentissage profond par réseaux de neurones, ou deep learning, ont fait récemment l'objet. Ces modèles d'apprentissage élicitent automatiquement les caractéristiques importantes pour la tâche demandée à partir d'une quantité importante de données. Nous nous intéressons à la modélisation des relations sémantiques entre documents et requêtes ainsi qu'entre deux ou plusieurs requêtes. Ces derniers articles marquent les premières applications de l'apprentissage de représentations par réseaux de neurones à la recherche d'informations. Les modèles proposés ont aussi produit une performance améliorée sur des collections de test standard. Nos travaux nous mènent à la conclusion générale suivante: la performance en recherche d'informations pourrait drastiquement être améliorée en se basant sur les approches d'apprentissage de représentations.

Impacts des TIC sur la motivation des étudiants à l’apprentissage des mathématiques à l’Université Abdou Moumouni au Niger

Cette recherche porte sur l’amélioration de la motivation à l’apprentissage des mathématiques à l’Université Abdou Moumouni. Elle se situe dans une dynamique globale de mise au point d’actions pédagogiques pour remédier au problème préoccupant de la motivation à l’apprentissage des sciences. Plus spécifiquement, il s’agit de prospecter si les environnements virtuels d’apprentissage peuvent contribuer à l’amélioration de la transmission des savoirs dans un contexte universitaire au Niger. Ainsi, notre recherche vise à mieux comprendre l’impact de l’intégration des TIC sur la motivation chez des étudiants à apprendre les mathématiques au Niger. Les trois objectifs spécifiques de notre recherche sont : explorer les impacts sur le sentiment de compétence chez des étudiants à l’apprentissage des mathématiques dans un contexte d’intégration pédagogique des TIC; mieux comprendre le changement des types de motivations autodéterminées à l’apprentissage des mathématiques chez des étudiants exposés à une intégration pédagogique des TIC; comprendre les perceptions de l’usage d’un environnement virtuel à l’apprentissage des mathématiques chez des étudiants et l’évolution de leurs motivations autodéterminées. Se fondant sur une méthodologie de type mixte, cette recherche quasi-expérimentale a consisté en la collecte de données quantitatives au moyen de 2 questionnaires sur la motivation (sentiment de compétence et sentiment d’autodétermination) en pré-test et en post-test. Pour les données qualitatives, nous avons eu recours à des entrevues dirigées auprès de 9 participants. Au total 61 étudiants inscrits en science de la vie et de la terre, dont 51 hommes, ont participé à la recherche. La thèse respecte le mode de présentation par articles. Chacun des trois articles est en lien avec un des trois objectifs de la recherche, dans l’ordre cité plus haut. Les principaux résultats indiquent un impact positif sur la motivation à travers un recul du sentiment négatif de compétence chez les étudiants ayant bénéficié de l’apport des TIC comparativement aux étudiants ordinaires. En ce qui concerne le sentiment d’autodétermination, chez les étudiants ayant bénéficié de l’apport pédagogique des TIC, il est mis en évidence une stagnation ou une légère baisse des motivations peu ou pas autodéterminées et une légère hausse ou une stagnation des motivations autodéterminées chez les étudiants ayant bénéficié de l’apport des TIC. Finalement, la recherche a permis de mettre en relief l'existence de corrélations positives entre l’augmentation des motivations autodéterminées et la perception d’une qualité positive de l’expérience d'innovation pédagogique que représente l’environnement virtuel d’apprentissage des mathématiques. En définitive, cette recherche fait ressortir l’importance de l'intégration pédagogique des TIC pour améliorer les pratiques pédagogiques actuelles, et satisfaire deux besoins psychologiques fondamentaux, notamment le sentiment de compétence et le sentiment d’autodétermination, deux composantes essentielles de la motivation selon la théorie de l’autodétermination de Deci et Ryan. Les résultats obtenus dégagent des perspectives intéressantes en vue de renforcer les recours aux environnements virtuels d'apprentissage au profit de la motivation à l'apprentissage des mathématiques. Les forces et les limites de la recherche sont discutées et un ensemble de recommandations sont émises à l’intention des acteurs académiques, notamment les perspectives assez prometteuses de l’intégration pédagogique des TIC au service de l'apprentissage des sciences en Afrique, et au Niger en particulier.

Étude exploratoire du potentiel diagnostique des questions d’un test de concordance de scripts (TCS) pour évaluer le raisonnement clinique infirmier (RCI)

L'enseignement, l'apprentissage et l'évaluation du raisonnement clinique en sciences infirmières est un défi pour les éducateurs de cette profession et leurs étudiants. Depuis plusieurs décennies, les chercheurs et les éducateurs dans le domaine des sciences de la santé ont travaillé pour élaborer des instruments d'évaluation dans le but de pouvoir mesurer le raisonnement clinique (Charlin, Bordage & Van der Vleuten, 2003). Plusieurs études semblent appuyer le test de concordance de script (TCS) en termes de validité, fiabilité, faisabilité et applicabilité pour plusieurs disciplines et différents contextes (Carrière & al, 2009). Deschênes et ses collaborateurs (2006; Deschênes, Charlin, Gagnon & Goudreau, 2011) ont mis au point et validé un TCS spécifiquement pour le raisonnement clinique en sciences infirmières (RCI). Comme l'évaluation a un impact important sur les stratégies d'apprentissage des étudiants (Sibert et al, 2001; Durak, Caliskan & Bor, 2007), les outils d'évaluation valides et fiables qui permettraient l'identification des problèmes spécifiques dans le développement du raisonnement clinique en sciences infirmières seraient très utiles pour guider les décisions concernant l'éducation (Gierl, 2007). Nous avons donc mené une étude pour explorer le potentiel diagnostique des questions d'un TCS. La question de recherche est la suivante: «Dans quelle mesure chaque question d’un TCS visant à évaluer le RCI peut-elle être reliée à des catégories et des stratégies de pensée spécifiques?" Avec une sous-question: «Comment peut-on décrire le potentiel diagnostique d’un TCS pour évaluer le RCI?". Nous avons fait une deuxième analyse de contenu des données qui ont été obtenues dans une étude précédente dans laquelle cinq vignettes (15 questions) du TCS de Deschênes (2006) ont été utilisées. Les résultats ont montré les catégories et stratégies de pensées utilisées pour répondre à certaines questions du TCS selon les groupes de participants. Aussi, nos résultats ont permis de découvrir des disparités importantes entre les groupes, notamment que le RCI des expertes est si différent des étudiantes, qu’il ne peut servir de référence. Enfin, cette étude démontre que le TCS a un potentiel diagnostique niveau par niveau (1ère, 2e, 3e année et expertes) et non d’un niveau à un autre.

L'enseignement des sciences et de la technologie au primaire et les TIC : une analyse didactique des pratiques

L’enseignement des sciences et de la technologie (ST) est dans une condition précaire dans les écoles primaires du Québec. Plusieurs recherches ont démontré que les technologies de l’information et de la communication (TIC) peuvent aider les enseignants à favoriser les apprentissages des élèves dans certaines matières dont en ST (Baron, 2001; Becta, 2005; Tardif, 1998). D’ailleurs, Linard (2001) maintient que les TIC, dans le domaine des apprentissages, peuvent faciliter l’exécution de plusieurs tâches cognitives telles qu’agir, interagir, s’informer, explorer, échanger, expérimenter, créer, etc. Cette recherche décrit les pratiques d’enseignement en ST d’enseignants Maîtres-TIC (MTIC) lors de l’intégration des TIC. Nous avons opté pour une recherche heuristique à méthodologie mixte. Des enseignants MTIC et des étudiants de quatrième année MTIC ont répondu à un questionnaire en ligne. Ensuite, une enseignante a été interviewée pour dresser un portrait plus détaillé des pratiques d’enseignement. À l’aide des données obtenues, nous avons réussi à créer une liste d’avantages de l’intégration des TIC en enseignement des ST ainsi qu’une liste des difficultés liées à cette intégration. Une liste des différentes applications TIC réalisées en enseignement des ST par les enseignants et les étudiants questionnés a aussi été ressortie des données de la recherche. De plus, une liste des avantages de la formation Maître-TIC de l’Université de Montréal a été créée en fonction des données recueillies. Puis, nous précisons quelques apports de cette recherche relatifs aux objectifs de départ et à l’évolution de la formation MTIC.

Utilisation et valeur de la représentation devant public en danse au troisième cycle du primaire

En 2001, dans la foulée de la réforme scolaire, une deuxième génération de programmes d’études en danse a été implantée (Gouvernement du Québec, 2001, 2003, 2007). Alors que la représentation devant public est prescrite dans les programmes d’études pour le secondaire (Gouvernement du Québec, 2003, 2007), elle est quasi-absente du programme d’études pour le primaire (Gouvernement du Québec, 2001). De plus, il y a peu de recherches empiriques sur l’enseignement de la danse à l’école québécoise et aucune sur l’utilisation de la représentation devant public dans ce contexte. Or, les enseignants sont nombreux à y avoir recours de façon intuitive pour favoriser les apprentissages chez les élèves. C’est pourquoi, à la lumière de repères théoriques issus de modèles de la transposition didactique, du processus de création, des systèmes de pertinence et de la construction identitaire des enseignants de la danse en milieu scolaire, nous avons cherché à comprendre comment la représentation devant public est utilisée, en danse, au troisième cycle du primaire, à l’école québécoise. Pour ce faire, nous avons eu recours à l’observation, à la captation audio et aux entretiens pour collecter des données auprès de deux enseignantes en danse et de cinquante-quatre élèves du troisième cycle du primaire, pendant le processus de création de danses menant à la présentation devant un public. Nous avons ainsi pu dégager treize thèmes représentatifs de l’expérience vécue par ces enseignantes et ces élèves, ainsi qu’une ébauche de modèle du processus de préparation d’une représentation devant public en milieu scolaire.