Démographie, histoire familiale et systèmes de valeurs de grands-parents en France

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Géométrie spectrale sur le disque : loi de Weyl et ensembles nodaux

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L'exercice de la méthode historique proposé par les ensembles didactiques d'histoire du 1er cycle du secondaire pour éduquer à la citoyenneté

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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.

Meta-heuristic Solution Methods for Rich Vehicle Routing Problems

Le problème de tournées de véhicules (VRP), introduit par Dantzig and Ramser en 1959, est devenu l'un des problèmes les plus étudiés en recherche opérationnelle, et ce, en raison de son intérêt méthodologique et de ses retombées pratiques dans de nombreux domaines tels que le transport, la logistique, les télécommunications et la production. L'objectif général du VRP est d'optimiser l'utilisation des ressources de transport afin de répondre aux besoins des clients tout en respectant les contraintes découlant des exigences du contexte d’application. Les applications réelles du VRP doivent tenir compte d’une grande variété de contraintes et plus ces contraintes sont nombreuse, plus le problème est difficile à résoudre. Les VRPs qui tiennent compte de l’ensemble de ces contraintes rencontrées en pratique et qui se rapprochent des applications réelles forment la classe des problèmes ‘riches’ de tournées de véhicules. Résoudre ces problèmes de manière efficiente pose des défis considérables pour la communauté de chercheurs qui se penchent sur les VRPs. Cette thèse, composée de deux parties, explore certaines extensions du VRP vers ces problèmes. La première partie de cette thèse porte sur le VRP périodique avec des contraintes de fenêtres de temps (PVRPTW). Celui-ci est une extension du VRP classique avec fenêtres de temps (VRPTW) puisqu’il considère un horizon de planification de plusieurs jours pendant lesquels les clients n'ont généralement pas besoin d’être desservi à tous les jours, mais plutôt peuvent être visités selon un certain nombre de combinaisons possibles de jours de livraison. Cette généralisation étend l'éventail d'applications de ce problème à diverses activités de distributions commerciales, telle la collecte des déchets, le balayage des rues, la distribution de produits alimentaires, la livraison du courrier, etc. La principale contribution scientifique de la première partie de cette thèse est le développement d'une méta-heuristique hybride dans la quelle un ensemble de procédures de recherche locales et de méta-heuristiques basées sur les principes de voisinages coopèrent avec un algorithme génétique afin d’améliorer la qualité des solutions et de promouvoir la diversité de la population. Les résultats obtenus montrent que la méthode proposée est très performante et donne de nouvelles meilleures solutions pour certains grands exemplaires du problème. La deuxième partie de cette étude a pour but de présenter, modéliser et résoudre deux problèmes riches de tournées de véhicules, qui sont des extensions du VRPTW en ce sens qu'ils incluent des demandes dépendantes du temps de ramassage et de livraison avec des restrictions au niveau de la synchronization temporelle. Ces problèmes sont connus respectivement sous le nom de Time-dependent Multi-zone Multi-Trip Vehicle Routing Problem with Time Windows (TMZT-VRPTW) et de Multi-zone Mult-Trip Pickup and Delivery Problem with Time Windows and Synchronization (MZT-PDTWS). Ces deux problèmes proviennent de la planification des opérations de systèmes logistiques urbains à deux niveaux. La difficulté de ces problèmes réside dans la manipulation de deux ensembles entrelacés de décisions: la composante des tournées de véhicules qui vise à déterminer les séquences de clients visités par chaque véhicule, et la composante de planification qui vise à faciliter l'arrivée des véhicules selon des restrictions au niveau de la synchronisation temporelle. Auparavant, ces questions ont été abordées séparément. La combinaison de ces types de décisions dans une seule formulation mathématique et dans une même méthode de résolution devrait donc donner de meilleurs résultats que de considérer ces décisions séparément. Dans cette étude, nous proposons des solutions heuristiques qui tiennent compte de ces deux types de décisions simultanément, et ce, d'une manière complète et efficace. Les résultats de tests expérimentaux confirment la performance de la méthode proposée lorsqu’on la compare aux autres méthodes présentées dans la littérature. En effet, la méthode développée propose des solutions nécessitant moins de véhicules et engendrant de moindres frais de déplacement pour effectuer efficacement la même quantité de travail. Dans le contexte des systèmes logistiques urbains, nos résultats impliquent une réduction de la présence de véhicules dans les rues de la ville et, par conséquent, de leur impact négatif sur la congestion et sur l’environnement.

Structures linéaires dans les ensembles à faible densité

Réalisé en cotutelle avec l'Université Paris-Diderot.

La théorie de la réalisation par sous-ensembles : une réponse (non-réductionniste ?) à l’argument de l’exclusion causale

Le paysage philosophique en théorie de l’action contemporaine est largement façonné par l’argument de l’exclusion causale de Kim. Cet argument menace apparemment le physicalisme non réductionniste, posture ontologique qui affirme l’irréductibilité des propriétés mentales aux propriétés physiques. C’est qu’il mène à la conclusion que les propriétés mentales sont soit des propriétés physiques, soit des épiphénomènes, au sens où elles semblent dépourvues de toute efficacité causale. Dans cet article, je vais examiner une tentative récente et prétendument non réductionniste d’éviter les conclusions de l’argument de l’exclusion causale, soit la théorie de la réalisation par sous-ensembles de Shoemaker. Je vais montrer que cette théorie échappe aux critiques de Kim seulement au prix de l’abandon du non-réductionnisme. Je tenterai aussi de prouver que même en s’inspirant des idées de Pereboom sur la réalisation, Shoemaker ne peut échapper au réductionnisme.

Ontologie et théorie des ensembles

L’ontologie de Leśniewski est un calcul général des noms. Elle fut créée par Leśniewski pour apporter une solution naturelle au paradoxe de Russell en théorie naïve des ensembles. L’ontologie a été perçue par ses défenseurs et par ses adversaires comme une théorie incompatible avec la théorie des ensembles. Dans le présent texte, nous montrons que l’ontologie de Leśniewski permet, au contraire, de définir une théorie des ensembles qui coïncide avec la théorie de Zermelo- Fraenkel.

HESS Opinions ``Ensembles, uncertainty and flood prediction''

Ensemble predictions are being used more frequently to model the propagation of uncertainty through complex, coupled meteorological, hydrological and coastal models, with the goal of better characterising flood risk. In this paper, we consider the issues that we judge to be important when designing and evaluating ensemble predictions, and make recommendations for the guidance of future research.

Global hydrology modelling and uncertainty: running multiple ensembles with a campus grid.

Uncertainties associated with the representation of various physical processes in global climate models (GCMs) mean that, when projections from GCMs are used in climate change impact studies, the uncertainty propagates through to the impact estimates. A complete treatment of this ‘climate model structural uncertainty’ is necessary so that decision-makers are presented with an uncertainty range around the impact estimates. This uncertainty is often underexplored owing to the human and computer processing time required to perform the numerous simulations. Here, we present a 189-member ensemble of global river runoff and water resource stress simulations that adequately address this uncertainty. Following several adaptations and modifications, the ensemble creation time has been reduced from 750 h on a typical single-processor personal computer to 9 h of high-throughput computing on the University of Reading Campus Grid. Here, we outline the changes that had to be made to the hydrological impacts model and to the Campus Grid, and present the main results. We show that, although there is considerable uncertainty in both the magnitude and the sign of regional runoff changes across different GCMs with climate change, there is much less uncertainty in runoff changes for regions that experience large runoff increases (e.g. the high northern latitudes and Central Asia) and large runoff decreases (e.g. the Mediterranean). Furthermore, there is consensus that the percentage of the global population at risk to water resource stress will increase with climate change.

Probabilistic simulations of crop yield over western India using the DEMETER seasonal hindcast ensembles

Process-based integrated modelling of weather and crop yield over large areas is becoming an important research topic. The production of the DEMETER ensemble hindcasts of weather allows this work to be carried out in a probabilistic framework. In this study, ensembles of crop yield (groundnut, Arachis hypogaea L.) were produced for 10 2.5 degrees x 2.5 degrees grid cells in western India using the DEMETER ensembles and the general large-area model (GLAM) for annual crops. Four key issues are addressed by this study. First, crop model calibration methods for use with weather ensemble data are assessed. Calibration using yield ensembles was more successful than calibration using reanalysis data (the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts 40-yr reanalysis, ERA40). Secondly, the potential for probabilistic forecasting of crop failure is examined. The hindcasts show skill in the prediction of crop failure, with more severe failures being more predictable. Thirdly, the use of yield ensemble means to predict interannual variability in crop yield is examined and their skill assessed relative to baseline simulations using ERA40. The accuracy of multi-model yield ensemble means is equal to or greater than the accuracy using ERA40. Fourthly, the impact of two key uncertainties, sowing window and spatial scale, is briefly examined. The impact of uncertainty in the sowing window is greater with ERA40 than with the multi-model yield ensemble mean. Subgrid heterogeneity affects model accuracy: where correlations are low on the grid scale, they may be significantly positive on the subgrid scale. The implications of the results of this study for yield forecasting on seasonal time-scales are as follows. (i) There is the potential for probabilistic forecasting of crop failure (defined by a threshold yield value); forecasting of yield terciles shows less potential. (ii) Any improvement in the skill of climate models has the potential to translate into improved deterministic yield prediction. (iii) Whilst model input uncertainties are important, uncertainty in the sowing window may not require specific modelling. The implications of the results of this study for yield forecasting on multidecadal (climate change) time-scales are as follows. (i) The skill in the ensemble mean suggests that the perturbation, within uncertainty bounds, of crop and climate parameters, could potentially average out some of the errors associated with mean yield prediction. (ii) For a given technology trend, decadal fluctuations in the yield-gap parameter used by GLAM may be relatively small, implying some predictability on those time-scales.

Synthesis, crystal structure and hydrolysis of a dinuclear copper(II) complex constructed by N2O donor Schiff base and 4,4 '-bipyridine: discrete supra-molecular ensembles vs. oligomers

The tridentate Schiff base ligand, 7-amino-4-methyl-5-aza-3-hepten-2-one (HAMAH), prepared by the mono-condensation of 1,2diaminoethane and acetylacetone, reacts with Cu(BF4)(2) center dot 6H(2)O to produce initially a dinuclear Cu(II) complex, [{Cu(AMAH)}(2) (mu-4,4'-bipyJ](BF4)(2) (1) which undergoes hydrolysis in the reaction mixture and finally produces a linear polymeric chain compound, [Cu(acac)(2)(mu-4,4'-bipy)](n) (2). The geometry around the copper atom in compound 1 is distorted square planar while that in compound 2 is essentially an elongated octahedron. On the other hand, the ligand HAMAH reacts with Cu(ClO4)(2) center dot 6H(2)O to yield a polymeric zigzag chain, [{Cu(acac)(CH3OH)(mu-4,4'-bipy)}(ClO4)](n) (3). The geometry of the copper atom in 3 is square pyramidal with the two bipyridine molecules in the cis equatorial positions. All three complexes have been characterized by elemental analysis, IR and UV-Vis spectroscopy and single crystal X-ray diffraction studies. A probable explanation for the different size and shape of the reported polynuclear complexes formed by copper(II) and 4,4'-bipyridine has been put forward by taking into account the denticity and crystal field strength of the blocking ligand as well as the Jahn-Teller effect in copper(II). (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.