Improving automation in model-driven engineering using examples

Cette thèse a pour but d’améliorer l’automatisation dans l’ingénierie dirigée par les modèles (MDE pour Model Driven Engineering). MDE est un paradigme qui promet de réduire la complexité du logiciel par l’utilisation intensive de modèles et des transformations automatiques entre modèles (TM). D’une façon simplifiée, dans la vision du MDE, les spécialistes utilisent plusieurs modèles pour représenter un logiciel, et ils produisent le code source en transformant automatiquement ces modèles. Conséquemment, l’automatisation est un facteur clé et un principe fondateur de MDE. En plus des TM, d’autres activités ont besoin d’automatisation, e.g. la définition des langages de modélisation et la migration de logiciels. Dans ce contexte, la contribution principale de cette thèse est de proposer une approche générale pour améliorer l’automatisation du MDE. Notre approche est basée sur la recherche méta-heuristique guidée par les exemples. Nous appliquons cette approche sur deux problèmes importants de MDE, (1) la transformation des modèles et (2) la définition précise de langages de modélisation. Pour le premier problème, nous distinguons entre la transformation dans le contexte de la migration et les transformations générales entre modèles. Dans le cas de la migration, nous proposons une méthode de regroupement logiciel (Software Clustering) basée sur une méta-heuristique guidée par des exemples de regroupement. De la même façon, pour les transformations générales, nous apprenons des transformations entre modèles en utilisant un algorithme de programmation génétique qui s’inspire des exemples des transformations passées. Pour la définition précise de langages de modélisation, nous proposons une méthode basée sur une recherche méta-heuristique, qui dérive des règles de bonne formation pour les méta-modèles, avec l’objectif de bien discriminer entre modèles valides et invalides. Les études empiriques que nous avons menées, montrent que les approches proposées obtiennent des bons résultats tant quantitatifs que qualitatifs. Ceux-ci nous permettent de conclure que l’amélioration de l’automatisation du MDE en utilisant des méthodes de recherche méta-heuristique et des exemples peut contribuer à l’adoption plus large de MDE dans l’industrie à là venir.

Développement et validation d'un instrument non-invasifde caractérisation du comportement musculaire respiratoire

Réalisé en cotutelle avec l'Université Joseph Fourier École Doctorale Ingénierie pour la Santé,la Cognition et l'Environnement (France)

Traduction statistique par recherche locale

La traduction statistique vise l’automatisation de la traduction par le biais de modèles statistiques. Dans ce travail, nous relevons un des grands défis du domaine : la recherche (Brown et al., 1993). Les systèmes de traduction statistique de référence, tel Moses (Koehn et al., 2007), effectuent généralement la recherche en explorant l’espace des préfixes par programmation dynamique, une solution coûteuse sur le plan computationnel pour ce problème potentiellement NP-complet (Knight, 1999). Nous postulons qu’une approche par recherche locale (Langlais et al., 2007) peut mener à des solutions tout aussi intéressantes en un temps et un espace mémoire beaucoup moins importants (Russell et Norvig, 2010). De plus, ce type de recherche facilite l’incorporation de modèles globaux qui nécessitent des traductions complètes et permet d’effectuer des modifications sur ces dernières de manière non-continue, deux tâches ardues lors de l’exploration de l’espace des préfixes. Nos expériences nous révèlent que la recherche locale en traduction statistique est une approche viable, s’inscrivant dans l’état de l’art.

Technologies de prescription informatisée et transformation du rôle des pharmaciens communautaires

L’amélioration de la qualité de l’utilisation des médicaments dans les soins primaires est devenue un enjeu crucial. Les pharmaciens communautaires se présentent comme des acteurs centraux dans l’atteinte de cet objectif, en réclamant une extension de leur rôle. L’objectif principal de cette thèse est de mieux comprendre comment les technologies de prescription informatisée (eRx) influencent la transformation du rôle des pharmaciens communautaires. Le premier article présente les résultats d’une étude de cas qui aborde la transformation du rôle des pharmaciens communautaires à partir du concept de professionnalisation. Elle propose un modèle logique des influences d’une technologie de eRx sur cette professionnalisation, élaboré à partir de la typologie de Davenport. Ce modèle logique a été validé en interviewant douze pharmaciens communautaires participant à un projet pilote typique de technologie de eRx. A partir des perceptions des pharmaciens communautaires, nous avons établi que la technologie était susceptible de soutenir la professionnalisation des pharmaciens en passant par cinq mécanismes : la capacité analytique, l’élimination des intermédiaires, l’intégration, l’automatisation et la diffusion des connaissances. Le deuxième article analyse les perturbations induites par les différentes fonctions des technologies de eRx sur la stabilité de la juridiction des pharmaciens communautaires, en se basant sur un cadre de référence adapté d’Abbott. À partir de trente-trois entrevues, avec des praticiens (médecins et pharmaciens) et des élites, cette étude de cas a permis de décrire en détail les influences des différentes fonctions sur les modalités d’action des professionnels, ainsi que les enjeux soulevés par ces possibilités. La perturbation principale est liée aux changements dans la distribution des informations, ce qui influence les activités de diagnostic et d’inférence des professionnels. La technologie peut redistribuer les informations relatives à la gestion des médicaments autant au bénéfice des médecins qu’au bénéfice des pharmaciens, ce qui suscite des tensions entre les médecins et les pharmaciens, mais aussi parmi les pharmaciens. Le troisième article présente une revue systématique visant à faire une synthèse des études ayant évalué les effets des technologies de eRx de deuxième génération sur la gestion des médicaments dans les soins primaires. Cette revue regroupe dix-neuf études menées avec des méthodes observationnelles. Les résultats rapportés révèlent que les technologies sont très hétérogènes, le plus souvent immatures, et que les effets ont été peu étudiés au-delà des perceptions des utilisateurs, qui sont mitigées. Le seul effet positif démontré est une amélioration de la qualité du profil pharmacologique accessible aux professionnels, alors que des effets négatifs ont été démontrés au niveau de l’exécution des prescriptions, tels que l’augmentation du nombre d’appels de clarification du pharmacien au prescripteur. Il semble donc que l’on en connaisse peu sur les effets des technologies de eRx de deuxième génération. Ces trois études permettent de constater que les nouvelles technologies de eRx peuvent effectivement influencer la transformation du rôle du pharmacien communautaire en perturbant les caractéristiques des prescriptions, et surtout, l’information et sa distribution. Ces perturbations génèrent des possibilités pour une extension du rôle des pharmaciens communautaires, tout en soulignant les défis intra et interprofessionnels associés à l’actualisation de ces possibilités. Dans l’ensemble, nos résultats soulignent que les perturbations associées aux technologies de eRx dépassent les éléments techniques du travail des utilisateurs, pour englober de multiples perturbations quant à la nature même du travail et du rôle des professionnels. Les décideurs et acteurs impliqués dans le déploiement des technologies de eRx auraient avantage à prendre en compte l’ensemble de ces considérations pour rapprocher les effets observés des bénéfices promis de ces technologies.

Corps, pouvoir et douleur chronique : récits de vie de danseurs et de danseuses professionnels

La porte d’entrée méthodologique de cette recherche repose sur l’observation participante d’une patiente atteinte de «douleur chronique» adressée pour accompagnement thérapeutique par le Qi Gong. L’énoncé fréquent de situations de conflit avec la famille, avec l’employeur ou avec les médecins, m’a amenée à y considérer la similitude entre les symptômes énoncés, les usages du corps et les attitudes mentales en lien avec une représentation mécaniste et duelle du corps. Marcel Mauss a été le premier à désigner ce rapport entre les usages du corps et les paradigmes sociétaux et culturels, à l’œuvre. Dans une ère fortement marquée par la robotisation des entreprises et des services, la dématérialisation des documents et la tyrannie des nouvelles technologies, la «douleur chronique» vient donc questionner les usages du corps contemporain dans un monde du travail axé sur la performance et la productivité. Cette recherche a pour but d’interroger en quoi la «douleur chronique» serait un symptôme des apories contemporaines, dépassant ainsi largement le champ de la médecine et en quoi elle serait comme l’arme du faible, the weapon of the weak, en contexte d’oppression (Scott, 1985). Ultimement, elle questionne l’affirmation de Michel Foucault selon laquelle «nous avons tous du pouvoir dans le corps» (1987: 27). Le recueil de récits de vie auprès de professionnels de la danse, pressentis pour leur habileté à décrire leur ressenti, y déjoue une tendance à reléguer dans le domaine de la psyché ce qui ne fait pas la preuve de son évidence. La forte crédibilité de leur parole permet en outre de mieux documenter un phénomène complexe, entâché de beaucoup d’à priori et de révéler les dynamiques de pouvoir à l’œuvre au sein d’une profession confrontée aux limites corporelles, plus que tout autre, dans l’exercice de son art. Une approche généalogique de ces histoires de douleur et leur mise côte à côte permet d’identifier les «plis» que sont l’endurance et le rejet de toute médication face à la douleur et comment ils infléchissent son évolution. Une analyse plus approfondie des six d’entre elles qui s’en sont sorties y démontre que si le pouvoir s’exerce sur un corps perçu comme docile, il peut aussi s’inverser pour contribuer à la guérison, au prix d’une insurrection de savoirs enfouis, universels, mais «assujettis», et d’un changement de paradigme. Ainsi, une meilleure compréhension de la «douleur chronique» laisse entrevoir une possible réversibilité du phénomène et une réinsertion sociale, avec ou sans réorientation de carrière, à condition de repenser nos modes de représentation, de production, de relation au travail et aux usages du corps, le rapport à l’Autre et à soi.

Caractérisation des occupations du sol en milieu urbain par imagerie radar

Cette étude vise à tester la pertinence des images RSO - de moyenne et de haute résolution - à la caractérisation des types d’occupation du sol en milieu urbain. Elle s’est basée sur des approches texturales à partir des statistiques de deuxième ordre. Plus spécifiquement, on recherche les paramètres de texture les plus pertinents pour discriminer les objets urbains. Il a été utilisé à cet égard des images Radarsat-1 en mode fin en polarisation HH et Radarsat-2 en mode fin en double et quadruple polarisation et en mode ultrafin en polarisation HH. Les occupations du sol recherchées étaient le bâti dense, le bâti de densité moyenne, le bâti de densité faible, le bâti industriel et institutionnel, la végétation de faible densité, la végétation dense et l’eau. Les neuf paramètres de textures analysés ont été regroupés, en familles selon leur définition mathématique. Les paramètres de ressemblance/dissemblance regroupent l’Homogénéité, le Contraste, la Similarité et la Dissimilarité. Les paramètres de désordre sont l’Entropie et le Deuxième Moment Angulaire. L’Écart-Type et la Corrélation sont des paramètres de dispersion et la Moyenne est une famille à part. Il ressort des expériences que certaines combinaisons de paramètres de texture provenant de familles différentes utilisés dans les classifications donnent de très bons résultants alors que d’autres associations de paramètres de texture de définition mathématiques proches génèrent de moins bons résultats. Par ailleurs on constate que si l’utilisation de plusieurs paramètres de texture améliore les classifications, la performance de celle-ci plafonne à partir de trois paramètres. Malgré la bonne performance de cette approche basée sur la complémentarité des paramètres de texture, des erreurs systématiques dues aux effets cardinaux subsistent sur les classifications. Pour pallier à ce problème, il a été développé un modèle de compensation radiométrique basé sur la section efficace radar (SER). Une simulation radar à partir du modèle numérique de surface du milieu a permis d'extraire les zones de rétrodiffusion des bâtis et d'analyser les rétrodiffusions correspondantes. Une règle de compensation des effets cardinaux fondée uniquement sur les réponses des objets en fonction de leur orientation par rapport au plan d'illumination par le faisceau du radar a été mise au point. Des applications de cet algorithme sur des images RADARSAT-1 et RADARSAT-2 en polarisations HH, HV, VH, et VV ont permis de réaliser de considérables gains et d’éliminer l’essentiel des erreurs de classification dues aux effets cardinaux.

JSreal : un réalisateur de texte pour la programmation web

Site web associé au mémoire: http://daou.st/JSreal

Le néo-sujet du droit criminel. Effets secondaires des psychotropes sur l’anthropologie pénale

Cette thèse a fait l'objet d'une publication: Le nouveau sujet du droit criminel : effets secondaires de la psychiatrie sur la responsabilité pénale / Christian Saint-Germain. — Montréal : Liber, [2014]. — 358 pages ; 23 cm. ISBN 9782895784654.

Les enjeux identitaires de l’humain dans le débat philosophique sur la robotique humanoïde et l’amélioration humaine

Article

Une approche heuristique pour l’apprentissage de transformations de modèles complexes à partir d’exemples

L’ingénierie dirigée par les modèles (IDM) est un paradigme d’ingénierie du logiciel bien établi, qui préconise l’utilisation de modèles comme artéfacts de premier ordre dans les activités de développement et de maintenance du logiciel. La manipulation de plusieurs modèles durant le cycle de vie du logiciel motive l’usage de transformations de modèles (TM) afin d’automatiser les opérations de génération et de mise à jour des modèles lorsque cela est possible. L’écriture de transformations de modèles demeure cependant une tâche ardue, qui requiert à la fois beaucoup de connaissances et d’efforts, remettant ainsi en question les avantages apportés par l’IDM. Afin de faire face à cette problématique, de nombreux travaux de recherche se sont intéressés à l’automatisation des TM. L’apprentissage de transformations de modèles par l’exemple (TMPE) constitue, à cet égard, une approche prometteuse. La TMPE a pour objectif d’apprendre des programmes de transformation de modèles à partir d’un ensemble de paires de modèles sources et cibles fournis en guise d’exemples. Dans ce travail, nous proposons un processus d’apprentissage de transformations de modèles par l’exemple. Ce dernier vise à apprendre des transformations de modèles complexes en s’attaquant à trois exigences constatées, à savoir, l’exploration du contexte dans le modèle source, la vérification de valeurs d’attributs sources et la dérivation d’attributs cibles complexes. Nous validons notre approche de manière expérimentale sur 7 cas de transformations de modèles. Trois des sept transformations apprises permettent d’obtenir des modèles cibles parfaits. De plus, une précision et un rappel supérieurs à 90% sont enregistrés au niveau des modèles cibles obtenus par les quatre transformations restantes.

L’étude des stratégies de séparations préparatrices de protéines par électrophorèse capillaire

La protéomique est un sujet d'intérêt puisque l'étude des fonctions et des structures de protéines est essentiel à la compréhension du fonctionnement d'un organisme donné. Ce projet se situe dans la catégorie des études structurales, ou plus précisément, la séquence primaire en acides aminés pour l’identification d’une protéine. La détermination des protéines commence par l'extraction d'un mélange protéique issu d'un tissu ou d'un fluide biologique pouvant contenir plus de 1000 protéines différentes. Ensuite, des techniques analytiques comme l’électrophorèse en gel polyacrylamide en deux dimensions (2D-SDS-PAGE), qui visent à séparer ce mélange en fonction du point isoélectrique et de la masse molaire des protéines, sont utilisées pour isoler les protéines et pour permettre leur identification par chromatographie liquide and spectrométrie de masse (MS), typiquement. Ce projet s'inspire de ce processus et propose que l'étape de fractionnement de l'extrait protéique avec la 2D-SDS-PAGE soit remplacé ou supporté par de multiples fractionnements en parallèle par électrophorèse capillaire (CE) quasi-multidimensionnelle. Les fractions obtenues, contenant une protéine seule ou un mélange de protéines moins complexe que l’extrait du départ, pourraient ensuite être soumises à des identifications de protéines par cartographie peptidique et cartographie protéique à l’aide des techniques de séparations analytiques et de la MS. Pour obtenir la carte peptidique d'un échantillon, il est nécessaire de procéder à la protéolyse enzymatique ou chimique des protéines purifiées et de séparer les fragments peptidiques issus de cette digestion. Les cartes peptidiques ainsi générées peuvent ensuite être comparées à des échantillons témoins ou les masses exactes des peptides enzymatiques sont soumises à des moteurs de recherche comme MASCOT™, ce qui permet l’identification des protéines en interrogeant les bases de données génomiques. Les avantages exploitables de la CE, par rapport à la 2D-SDS-PAGE, sont sa haute efficacité de séparation, sa rapidité d'analyse et sa facilité d'automatisation. L’un des défis à surmonter est la faible quantité de masse de protéines disponible après analyses en CE, due partiellement à l'adsorption des protéines sur la paroi du capillaire, mais due majoritairement au faible volume d'échantillon en CE. Pour augmenter ce volume, un capillaire de 75 µm était utilisé. Aussi, le volume de la fraction collectée était diminué de 1000 à 100 µL et les fractions étaient accumulées 10 fois; c’est-à-dire que 10 produits de séparations étaient contenu dans chaque fraction. D'un autre côté, l'adsorption de protéines se traduit par la variation de l'aire d'un pic et du temps de migration d'une protéine donnée ce qui influence la reproductibilité de la séparation, un aspect très important puisque 10 séparations cumulatives sont nécessaires pour la collecte de fractions. De nombreuses approches existent pour diminuer ce problème (e.g. les extrêmes de pH de l’électrolyte de fond, les revêtements dynamique ou permanent du capillaire, etc.), mais dans ce mémoire, les études de revêtement portaient sur le bromure de N,N-didodecyl-N,N-dimethylammonium (DDAB), un surfactant qui forme un revêtement semi-permanent sur la paroi du capillaire. La grande majorité du mémoire visait à obtenir une séparation reproductible d'un mélange protéique standard préparé en laboratoire (contenant l’albumine de sérum de bovin, l'anhydrase carbonique, l’α-lactalbumine et la β-lactoglobulin) par CE avec le revêtement DDAB. Les études portées sur le revêtement montraient qu'il était nécessaire de régénérer le revêtement entre chaque injection du mélange de protéines dans les conditions étudiées : la collecte de 5 fractions de 6 min chacune à travers une séparation de 30 min, suivant le processus de régénération du DDAB, et tout ça répété 10 fois. Cependant, l’analyse en CE-UV et en HPLC-MS des fractions collectées ne montraient pas les protéines attendues puisqu'elles semblaient être en-dessous de la limite de détection. De plus, une analyse en MS montrait que le DDAB s’accumule dans les fractions collectées dû à sa désorption de la paroi du capillaire. Pour confirmer que les efforts pour recueillir une quantité de masse de protéine étaient suffisants, la méthode de CE avec détection par fluorescence induite par laser (CE-LIF) était utilisée pour séparer et collecter la protéine, albumine marquée de fluorescéine isothiocyanate (FITC), sans l'utilisation du revêtement DDAB. Ces analyses montraient que l'albumine-FITC était, en fait, présente dans la fraction collecté. La cartographie peptidique a été ensuite réalisée avec succès en employant l’enzyme chymotrypsine pour la digestion et CE-LIF pour obtenir la carte peptidique.

Semiautomated 3D liver segmentation using computed tomography and magnetic resonance imaging

Le foie est un organe vital ayant une capacité de régénération exceptionnelle et un rôle crucial dans le fonctionnement de l’organisme. L’évaluation du volume du foie est un outil important pouvant être utilisé comme marqueur biologique de sévérité de maladies hépatiques. La volumétrie du foie est indiquée avant les hépatectomies majeures, l’embolisation de la veine porte et la transplantation. La méthode la plus répandue sur la base d'examens de tomodensitométrie (TDM) et d'imagerie par résonance magnétique (IRM) consiste à délimiter le contour du foie sur plusieurs coupes consécutives, un processus appelé la «segmentation». Nous présentons la conception et la stratégie de validation pour une méthode de segmentation semi-automatisée développée à notre institution. Notre méthode représente une approche basée sur un modèle utilisant l’interpolation variationnelle de forme ainsi que l’optimisation de maillages de Laplace. La méthode a été conçue afin d’être compatible avec la TDM ainsi que l' IRM. Nous avons évalué la répétabilité, la fiabilité ainsi que l’efficacité de notre méthode semi-automatisée de segmentation avec deux études transversales conçues rétrospectivement. Les résultats de nos études de validation suggèrent que la méthode de segmentation confère une fiabilité et répétabilité comparables à la segmentation manuelle. De plus, cette méthode diminue de façon significative le temps d’interaction, la rendant ainsi adaptée à la pratique clinique courante. D’autres études pourraient incorporer la volumétrie afin de déterminer des marqueurs biologiques de maladie hépatique basés sur le volume tels que la présence de stéatose, de fer, ou encore la mesure de fibrose par unité de volume.