Les processus additifs markoviens et leurs applications en finance mathématique

Cette thèse porte sur les questions d'évaluation et de couverture des options dans un modèle exponentiel-Lévy avec changements de régime. Un tel modèle est construit sur un processus additif markovien un peu comme le modèle de Black- Scholes est basé sur un mouvement Brownien. Du fait de l'existence de plusieurs sources d'aléa, nous sommes en présence d'un marché incomplet et ce fait rend inopérant les développements théoriques initiés par Black et Scholes et Merton dans le cadre d'un marché complet. Nous montrons dans cette thèse que l'utilisation de certains résultats de la théorie des processus additifs markoviens permet d'apporter des solutions aux problèmes d'évaluation et de couverture des options. Notamment, nous arrivons à caracté- riser la mesure martingale qui minimise l'entropie relative à la mesure de probabilit é historique ; aussi nous dérivons explicitement sous certaines conditions, le portefeuille optimal qui permet à un agent de minimiser localement le risque quadratique associé. Par ailleurs, dans une perspective plus pratique nous caract érisons le prix d'une option Européenne comme l'unique solution de viscosité d'un système d'équations intégro-di érentielles non-linéaires. Il s'agit là d'un premier pas pour la construction des schémas numériques pour approcher ledit prix.

Étude des systèmes complexes - Des réseaux au connectome du cerveau

La connectomique est l’étude des cartes de connectivité du cerveau (animal ou humain), qu’on nomme connectomes. À l’aide des outils développés par la science des réseaux complexes, la connectomique tente de décrire la complexité fonctionnelle et structurelle du cerveau. L’organisation des connexions du connectome, particulièrement la hiérarchie sous-jacente, joue un rôle majeur. Jusqu’à présent, les modèles hiérarchiques utilisés en connectomique sont pauvres en propriétés émergentes et présentent des structures régulières. Or, la complexité et la richesse hiérarchique du connectome et de réseaux réels ne sont pas saisies par ces modèles. Nous introduisons un nouveau modèle de croissance de réseaux hiérarchiques basé sur l’attachement préférentiel (HPA - Hierarchical preferential attachment). La calibration du modèle sur les propriétés structurelles de réseaux hiérarchiques réels permet de reproduire plusieurs propriétés émergentes telles que la navigabilité, la fractalité et l’agrégation. Le modèle permet entre autres de contrôler la structure hiérarchique et apporte un support supplémentaire quant à l’influence de la structure sur les propriétés émergentes. Puisque le cerveau est continuellement en activité, nous nous intéressons également aux propriétés dynamiques sur des structures hiérarchiques produites par HPA. L’existence d’états dynamiques d’activité soutenue, analogues à l’état minimal de l’activité cérébrale, est étudiée en imposant une dynamique neuronale binaire. Bien que l’organisation hiérarchique favorise la présence d’un état d’activité minimal, l’activité persistante émerge du contrôle de la propagation par la structure du réseau.

Développement d’un modèle centré sur l’individu des déplacements du caribou, du loup et de l’orignal, et de leurs interactions, en forêt boréale aménagée

Le caribou forestier est une espèce menacée au Canada, la principale hypothèse au déclin des populations étant l’intensification de la prédation provoquée par les perturbations anthropiques du paysage. Afin de faire face à cette situation, il est nécessaire d’étudier et comprendre l’impact de l’environnement sur les interactions prédateur-proies entre le caribou et le loup, ainsi qu’avec l’orignal, qui est sa principale proie alternative. Pour cela, cette thèse présente la conception d’un modèle centré sur l’individu des déplacements de ces trois espèces en fonction de leur environnement, dont résulteront les interactions prédateur-proies. Afin de permettre l’application de ce modèle sur de longues périodes, et donc pour un environnement changeant, une méthodologie a été développée, qui s’articule atour de deux aspects principaux. Tout d’abord, la notion de niveaux d’émergence est introduite, permettant d’ordonner les comportements observables du système selon leurs interdépendances, afin de choisir comme trait du modèle un com- portement correspondant au domaine d’applicabilité visé. Ordonner les comportements selon leurs niveaux d’émergence permet également d’identifier la redondance entre les patrons, qui peut être à l’origine d’un phénomène de sur-apprentissage lorsqu’ils sont utilisés lors de la calibration. Dans un second temps, un nouveau protocole pour la calibration et la validation du ou des traits choisis à l’aide des niveaux d’émergence, nommé réplication de système basé sur l’individu (Individual Based System Replication - IBSRtion) est également présenté. Ce protocole met l’emphase sur la modélisation directe, contrairement au principal protocole existant, la modélisation orientée patrons (Pattern Oriented Modelling - POM), et permet une approche empirique en générant artificiellement des données non disponibles ou ne pouvant être récoltées par des études de terrains. IBSRtion a également l’avantage de pouvoir être intégrée dans POM, afin de contribuer à la création d’une méthodologie universelle pour la conception de modèles centrés sur l’individu. Le processus de conception de ce modèle aura entre autre permis de faire une synthèse des connaissances et d’identifier certaines lacunes. Une étude visant à palier le manque de connaissances satisfaisantes sur les réponses comportementales à court-terme des proies face au risque de prédation a notamment permis d’observer que celles-ci sont une combinaison de comportements chroniques et éphémères, et que les mécanismes qui en sont à l’origine sont complexes et non-linéaires. Le résultat de ce travail est un modèle complexe utilisant de nombreux sous-modèles, et calibré de façon empirique, applicable à une grande variété d’environnements. Ce modèle a permis de tester l’impact de l’enfeuillement sur les relations prédateur-proies. Des simulations ont été effectuées pour différentes quantités d’enfeuillement, suivant deux configurations spatiales différentes. Les résultats de simulation suggèrent que des plans d’aménagement considérant également l’habitat de l’orignal pourraient être bénéfiques pour le caribou forestier, car ils permettraient d’améliorer la ségrégation spatiale entre les deux espèces, et donc entre le caribou et le loup. En le couplant avec un module de naissances et de morts naturelles ainsi qu’un modèle d’évolution du paysage, ce modèle permettra par la suite d’évaluer l’impact de plans d’aménagement forestier sur la viabilité des populations de caribou forestier.

Robustesse du modèle de Rasch unidimensionnel à la violation de l’hypothèse d’unidimensionnalité.

Le logiciel de simulation des données et d'analyse est Conquest V.3

Microphone array shape calibration in diffuse noise fields

This correspondence presents a microphone array shape calibration procedure for diffuse noise environments. The procedure estimates intermicrophone distances by fitting the measured noise coherence with its theoretical model and then estimates the array geometry using classical multidimensional scaling. The technique is validated on noise recordings from two office environments.

Automatic calibration of a spiking head-direction network for representing robot orientation

Calibration of movement tracking systems is a difficult problem faced by both animals and robots. The ability to continuously calibrate changing systems is essential for animals as they grow or are injured, and highly desirable for robot control or mapping systems due to the possibility of component wear, modification, damage and their deployment on varied robotic platforms. In this paper we use inspiration from the animal head direction tracking system to implement a self-calibrating, neurally-based robot orientation tracking system. Using real robot data we demonstrate how the system can remove tracking drift and learn to consistently track rotation over a large range of velocities. The neural tracking system provides the first steps towards a fully neural SLAM system with improved practical applicability through selftuning and adaptation.

Systematic variations in polymer gel dosimeter calibration due to container influence and deviations from water equivalence

There are a number of gel dosimeter calibration methods in contemporary usage. The present study is a detailed Monte Carlo investigation into the accuracy of several calibration techniques. Results show that for most arrangements the dose to gel accurately reflects the dose to water, with the most accurate method involving the use of a large diameter flask of gel into which multiple small fields of varying dose are directed. The least accurate method was found to be that of a long test tube in a water phantom, coaxial with the beam. The large flask method is also the most straightforward and least likely to introduce errors during setup, though, to its detriment, the volume of gel required is much more than other methods.

A comparative study of the effect of calibration conditions on the water equivalence of a range of gel dosimeters

Gel dosimeters are of increasing interest in the field of radiation oncology as the only truly three-dimensional integrating radiation dosimeter. There are a range of ferrous-sulphate and polymer gel dosimeters. To be of use, they must be water-equivalent. On their own, this relates to their radiological properties as determined by their composition. In the context of calibration of gel dosimeters, there is the added complexity of the calibration geometry; the presence of containment vessels may influence the dose absorbed. Five such methods of calibration are modelled here using the Monte Carlo method. It is found that the Fricke gel best matches water for most of the calibration methods, and that the best calibration method involves the use of a large tub into which multiple fields of different dose are directed. The least accurate calibration method involves the use of a long test tube along which a depth dose curve yields multiple calibration points.

A comparative study of the effect of calibration conditions on the water equivalence of a range of gel dosimeters

Gel dosimeters are of increasing interest in the field of radiation oncology as the only truly three-dimensional integrating radiation dosimeter. There are a range of ferrous-sulphate and polymer gel dosimeters. To be of use, they must be water-equivalent. On their own, this relates to their radiological properties as determined by their composition. In the context of calibration of gel dosimeters, there is the added complexity of the calibration geometry; the presence of containment vessels may influence the dose absorbed. Five such methods of calibration are modelled here using the Monte Carlo method. It is found that the Fricke gel best matches water for most of the calibration methods, and that the best calibration method involves the use of a large tub into which multiple fields of different dose are directed. The least accurate calibration method involves the use of a long test tube along which a depth dose curve yields multiple calibration points.