Completing the picture: the effects of video game practice on verbal and performance I.Q. scores in high functioning children

The strength and nature of the video game practice effect on tests of visual and perceptual skills were examined using high functioning Grades Four and Five students who had been tested with the WISC-R .for the purpose of gifted identification and placement. The control group, who did not own and .play video games on a sustained basis, and the experimental group, who did own a video game system and had some mastery of video games, including the -Nintendo game, "Tetris", were each composed of 18 juniorg:r;-ade students and were chosen from pre-existing conditions. The experimental group corresponded to the control group in terms of age, sex, and community. Data on the Verbal and Performance I.Q. Scores were· collected for both groups and the author was interested in the difference between the Verbal and Performance Scores within each group, anticipating a P > V outcome for the experimental group. The results showed a significant P > V difference in the experimental, video game playing group, as expected, but no significant difference between the Performance $cores of the control and experimental groups. The results, thus, indicated lower Verbal I.Q. Scores in the experimental group relat'ive to 'the control group.' The study conclu~ed that information about a sUbject's video game experience and "learhing style pref~rence is important for a clear interpretation of the Verbal and Performance I.Q. Scores of the WISC-R. Although the time spent on video game play may, 'indeed, increase P~rformance Scores relative to Verbal Scores for an individual, the possibilities exist that the time borrowed and spent away from language based activities may retard verbal growth and/or that the cognitive style associated with some Performance I.Q.subtests may have a negative effect on the approach to the tasks on the Verbal I.Q. Scale. The study also discussed the possibility that exposure to ,the video game experience, in pre-puberty, can provide spatial instruction which will result in improved spatial skills. strong spatial skills have been linked to improved performance and preference in mathematics, science, and engineering and it was suggested that appropriate video game play might be a way to involve girls more in the fields of mathematics and science.

Husserl's approach to transcendental intersubjectivity

It is our intention in the course of the development of this thesis to give an account of how intersubjectivity is "eidetically" constituted by means of the application of the phenomenological reduction to our experience in the context of the thought of Edmund Husserl; contrasted with various representative thinkers in what H. Spiegelberg refers to as "the wider scene" of phenomenology. That is to say, we intend to show those structures of both consciousness and the relation which man has to the world which present themselves as the generic conditions for the possibility of overcoming our "radical sol itude" in order that we may gain access to the mental 1 ife of an Other as other human subject. It is clear that in order for us to give expression to these accounts in a coherent manner, along with their relative merits, it will be necessary to develop the common features of any phenomenological theory of consdousness whatever. Therefore, our preliminary inquiry, subordinate to the larger theme, shall be into some of the epistemological results of the application of the phenomenological method used to develop a transcendental theory of consciousness. Inherent in this will be the deliniation of the exigency for making this an lIintentional ll theory. We will then be able to see how itis possible to overcome transcendentally the Other as an object merely given among other merely given objects, and further, how this other is constituted specifically as other ego. The problem of transcendental intersubjectivity and its constitution in experience can be viewed as one of the most compelling, if not the most polemical of issues in phenomenology. To be sure, right from the beginning we are forced to ask a number of questions regarding Husserl's responses to the problem within the context of the methodological genesis of the Cartesian Meditations, and The Crisis of European Sciences and Transcendental Phenomenology. This we do in order to set the stage for amplification. First, we ask, has Husserl lived up to his goal, in this connexion, of an apodictic result? We recall that in his Logos article of 1911 he adminished that previous philosophy does not have at its disposal a merely incomplete and, in particular instances, imperfect doctrinal system; it simply has none whatever. Each and every question is herein controverted, each position is a matter of individual conviction, of the interpretation given byaschool, of a "point of view". 1. Moreover in the same article he writes that his goal is a philosophical system of doctrine that, after the gigantic preparatory work. of generations, really be- . gins from the ground up with a foundation free from doubt and rises up like any skilful construction, wherein stone is set upon store, each as solid as the other, in accord with directive insights. 2. Reflecting upon the fact that he foresaw "preparatory work of generations", we perhaps should not expect that he would claim that his was the last word on the matter of intersubjectivity. Indeed, with 2. 'Edmund Husserl, lIPhilosophy as a Rigorous Science" in Phenomenology and theCrisis6fPhilosophy, trans". with an introduction by Quentin Lauer (New York.: Harper & Row, 1965) pp. 74 .. 5. 2Ibid . pp. 75 .. 6. 3. the relatively small amount of published material by Husserl on the subject we can assume that he himself was not entirely satisfied with his solution. The second question we have is that if the transcendental reduction is to yield the generic and apodictic structures of the relationship of consciousness to its various possible objects, how far can we extend this particular constitutive synthetic function to intersubjectivity where the objects must of necessity always remain delitescent? To be sure, the type of 'object' here to be considered is unlike any other which might appear in the perceptual field. What kind of indubitable evidence will convince us that the characteristic which we label "alter-ego" and which we attribute to an object which appears to resemble another body which we have never, and can never see the whole of (namely, our own bodies), is nothing more than a cleverly contrived automaton? What;s the nature of this peculiar intentional function which enables us to say "you think just as I do"? If phenomenology is to take such great pains to reduce the takenfor- granted, lived, everyday world to an immanent world of pure presentation, we must ask the mode of presentation for transcendent sub .. jectivities. And in the end, we must ask if Husserl's argument is not reducible to a case (however special) of reasoning by analogy, and if so, tf this type of reasoning is not so removed from that from whtch the analogy is made that it would render all transcendental intersubjective understandtng impos'sible? 2. HistoticalandEidetic Priority: The Necessity of Abstraction 4. The problem is not a simple one. What is being sought are the conditions for the poss ibili:ty of experi encing other subjects. More precisely, the question of the possibility of intersubjectivity is the question of the essence of intersubjectivity. What we are seeking is the absolute route from one solitude to another. Inherent in this programme is the ultimate discovery of the meaning of community. That this route needs be lIabstract" requires some explanation. It requires little explanation that we agree with Husserl in the aim of fixing the goal of philosophy on apodictic, unquestionable results. This means that we seek a philosophical approach which is, though, not necessarily free from assumptions, one which examines and makes explicit all assumptions in a thorough manner. It would be helpful at this point to distinguish between lIeidetic ll priority, and JlhistoricallJpriority in order to shed some light on the value, in this context, of an abstraction.3 It is true that intersubjectivity is mundanely an accomplished fact, there havi.ng been so many mi.llions of years for humans to beIt eve in the exi s tence of one another I s abili ty to think as they do. But what we seek is not to study how this proceeded historically, but 3Cf• Maurice Natanson;·TheJburne in 'Self, a Stud in Philoso h and Social Role (Santa Cruz, U. of California Press, 1970 . rather the logical, nay, "psychological" conditions under which this is possible at all. It is therefore irrelevant to the exigesis of this monograph whether or not anyone should shrug his shoulders and mumble IIwhy worry about it, it is always already engaged". By way of an explanation of the value of logical priority, we can find an analogy in the case of language. Certainly the language 5. in a spoken or written form predates the formulation of the appropriate grammar. However, this grammar has a logical priority insofar as it lays out the conditions from which that language exhibits coherence. The act of formulating the grammar is a case of abstraction. The abstraction towards the discovery of the conditions for the poss; bi 1 ity of any experiencing whatever, for which intersubjective experience is a definite case, manifests itself as a sort of "grammar". This "grammar" is like the basic grammar of a language in the sense that these "rulesil are the ~ priori conditions for the possibility of that experience. There is, we shall say, an "eidetic priority", or a generic condition which is the logical antecedent to the taken-forgranted object of experience. In the case of intersubjectivity we readily grant that one may mundanely be aware of fellow-men as fellowmen, but in order to discover how that awareness is possible it is necessary to abstract from the mundane, believed-in experience. This process of abstraction is the paramount issue; the first step, in the search for an apodictic basis for social relations. How then is this abstraction to be accomplished? What is the nature of an abstraction which would permit us an Archimedean point, absolutely grounded, from which we may proceed? The answer can be discovered in an examination of Descartes in the light of Husserl's criticism. 3. The Impulse for Scientific Philosophy. The Method to which it Gives Rise. 6. Foremost in our inquiry is the discovery of a method appropriate to the discovery of our grounding point. For the purposes of our investigations, i.e., that of attempting to give a phenomenological view of the problem of intersubjectivity, it would appear to be of cardinal importance to trace the attempt of philosophy predating Husserl, particularly in the philosophy of Descartes, at founding a truly IIscientific ll philosophy. Paramount in this connexion would be the impulse in the Modern period, as the result of more or less recent discoveries in the natural sciences, to found philosophy upon scientific and mathematical principles. This impulse was intended to culminate in an all-encompassing knowledge which might extend to every realm of possible thought, viz., the universal science ot IIMathexis Universalis ll •4 This was a central issue for Descartes, whose conception of a universal science would include all the possible sciences of man. This inclination towards a science upon which all other sciences might be based waS not to be belittled by Husserl, who would appropriate 4This term, according to Jacab Klein, was first used by Barocius, the translator of Proclus into Latin, to designate the highest mathematical discipline. . 7. it himself in hopes of establishing, for the very first time, philosophy as a "rigorous science". It bears emphasizing that this in fact was the drive for the hardening of the foundations of philosophy, the link between the philosophical projects of Husserl and those of the philosophers of the modern period. Indeed, Husserl owes Descartes quite a debt for indicating the starting place from which to attempt a radical, presupositionless, and therefore scientific philosophy, in order not to begin philosophy anew, but rather for the first time.5 The aim of philosophy for Husserl is the search for apodictic, radical certitude. However while he attempted to locate in experience the type of necessity which is found in mathematics, he wished this necessity to be a function of our life in the world, as opposed to the definition and postulation of an axiomatic method as might be found in the unexpurgated attempts to found philosophy in Descartes. Beyond the necessity which is involved in experiencing the world, Husserl was searching for the certainty of roots, of the conditi'ons which underl ie experience and render it pOssible. Descartes believed that hi~ MeditatiOns had uncovered an absolute ground for knowledge, one founded upon the ineluctable givenness of thinking which is present even when one doubts thinking. Husserl, in acknowledging this procedure is certainly Cartesian, but moves, despite this debt to Descartes, far beyond Cartesian philosophy i.n his phenomenology (and in many respects, closer to home). 5Cf. Husserl, Philosophy as a Rigorous Science, pp. 74ff. 8 But wherein lies this Cartesian jumping off point by which we may vivify our theme? Descartes, through inner reflection, saw that all of his convictions and beliefs about the world were coloured in one way or another by prejudice: ... at the end I feel constrained to reply that there is nothing in a all that I formerly believed to be true, of which I cannot in some measure doubt, and that not merely through want of thought or through levity, but for reasons which are very powerful and maturely considered; so that henceforth I ought not the less carefully to refrain from giving credence to these opinions than to that which is manifestly false, if I desire to arrive at any certainty (in the sciences). 6 Doubts arise regardless of the nature of belief - one can never completely believe what one believes. Therefore, in order to establish absolutely grounded knowledge, which may serve as the basis fora "universal Science", one must use a method by which one may purge oneself of all doubts and thereby gain some radically indubitable insight into knowledge. Such a method, gescartes found, was that, as indicated above by hi,s own words, of II radical doubt" which "forbids in advance any judgemental use of (previous convictions and) which forbids taking any position with regard to their val idi'ty. ,,7 This is the method of the "sceptical epoche ll , the method of doubting all which had heretofor 6Descartes,Meditations on First Philosophy, first Med., (Libera 1 Arts Press, New York, 1954) trans. by L. LaFl eur. pp. 10. 7Husserl ,CrisiS of Eliroeari SCiences and Trariscendental Phenomenology, (Northwestern U. Press, Evanston, 1 7 ,p. 76. 9. been considered as belonging to the world, including the world itself. What then is left over? Via the process of a thorough and all-inclusive doubting, Descartes discovers that the ego which performs the epoche, or "reduction", is excluded from these things which can be doubted, and, in principle provides something which is beyond doubt. Consequently this ego provides an absolute and apodictic starting point for founding scientific philosophy. By way of this abstention. of bel ief, Desca'rtes managed to reduce the worl d of everyday 1 ife as bel ieved in, to mere 'phenomena', components of the rescogitans:. Thus:, having discovered his Archimedean point, the existence of the ego without question, he proceeds to deduce the 'rest' of the world with the aid of innate ideas and the veracity of God. In both Husserl and Descartes the compelling problem is that of establ ishing a scientific, apodictic phi'losophy based upon presuppos itionless groundwork .. Husserl, in thi.s regard, levels the charge at Descartes that the engagement of his method was not complete, such that hi.S: starting place was not indeed presupositionless, and that the validity of both causality and deductive methods were not called into question i.'n the performance of theepoche. In this way it is easy for an absolute evidence to make sure of the ego as: a first, "absolute, indubitablyexisting tag~end of the worldll , and it is then only a matter of inferring the absolute subs.tance and the other substances which belon.g to the world, along with my own mental substance, using a logically val i d deductive procedure. 8 8Husserl, E.;' Cartesian 'Meditation;, trans. Dorion Cairns (Martinus Nijhoff, The Hague, 1970), p. 24 ff.

Cognitive set, absorption, and achievement as moderators of the perceptual closure effect in picture priming /

The present study examined individual differences in Absorption and fantasy, as well as in Achiievement and achievement striving as possible moderators of the perceptual closure effect found by Snodgrass and Feenan (1990). The study also examined whether different instructions (experiential versus instrumental) interact with the personality variables to moderate the relationship between priming and subsequent performance on a picture completion task. 1 28 participants completed two sessions, one to fill out the MPQ and NEO personality inventories and the other to complete the experimental task. The experimental task consisted of a priming phase and a test phase, with pictures presented on a computer screen for both phases. Participants were shown 30 pictures in the priming phase, and then shovm the 30 primed pictures along with 30 new pictures for the test phase. Participants were randomly assigned to receive one of the two different instruction sets for the task. Two measures of performance were calculated, most fragmented measure and threshold. Results of the present study confirm that a five-second exposure time is long enough to produce the perceptual closure effect. The analysis of the two-way interaction effects indicated a significant quadratic interaction of Absorption with priming level on threshold performance. The results were in the opposite direction of predictions. Possible explanations for the Absorption results include lack of optimal conditions, lack of intrinsic motivation and measurement problems. Primary analyses also revealed two significant between-subject effects of fantasy and achievement striving on performance collapsed across priming levels. These results suggest that fantasy has a beneficial effect on performance at test for pictures primed at all levels, whereas achievement striving seems to have an adverse effect on performance at test for pictures primed at all levels. Results of the secondary analyses with a revised threshold performance measure indicated a significant quadratic interaction of Absorption, condition and priming level. In the experiential condition, test performance, based on Absorption scores for pictures primed at level 4, showed a positive slope and performance for pictures primed at levels 1 and 7 based on Absorption showed a negative slope. The reverse effect was found in the instrumental condition. The results suggest that Absorption, in combination with experiential involvement, may affect implicit memory. A second significant result of the secondary analyses was a linear three-way interaction of Achievement, condition and priming level on performance. Results suggest that as Achievement scores increased, test performance improved for less fragmented primed pictures in the instrumental condition and test performance improved for more highly fragmented primes in the experiential condition. Results from the secondary analyses suggest that the revised threshold measure may be more sensitive to individual differences. Results of the exploratory analyses with Openness to Experience, Conscientiousness and agentic positive emotionality (PEM-A) measures indicated no significant effects of any of these personality variables. Results suggest that facets of the scales may be more useful with regard to perceptual research, and that future research should examine narrowly focused personality traits as opposed to broader constructs.

Étude sur l’influence du vocabulaire utilisé pour l’indexation des images en contexte de repérage multilingue

Depuis quelques années, Internet est devenu un média incontournable pour la diffusion de ressources multilingues. Cependant, les différences linguistiques constituent souvent un obstacle majeur aux échanges de documents scientifiques, culturels, pédagogiques et commerciaux. En plus de cette diversité linguistique, on constate le développement croissant de bases de données et de collections composées de différents types de documents textuels ou multimédias, ce qui complexifie également le processus de repérage documentaire. En général, on considère l’image comme « libre » au point de vue linguistique. Toutefois, l’indexation en vocabulaire contrôlé ou libre (non contrôlé) confère à l’image un statut linguistique au même titre que tout document textuel, ce qui peut avoir une incidence sur le repérage. Le but de notre recherche est de vérifier l’existence de différences entre les caractéristiques de deux approches d’indexation pour les images ordinaires représentant des objets de la vie quotidienne, en vocabulaire contrôlé et en vocabulaire libre, et entre les résultats obtenus au moment de leur repérage. Cette étude suppose que les deux approches d’indexation présentent des caractéristiques communes, mais également des différences pouvant influencer le repérage de l’image. Cette recherche permet de vérifier si l’une ou l’autre de ces approches d’indexation surclasse l’autre, en termes d’efficacité, d’efficience et de satisfaction du chercheur d’images, en contexte de repérage multilingue. Afin d’atteindre le but fixé par cette recherche, deux objectifs spécifiques sont définis : identifier les caractéristiques de chacune des deux approches d’indexation de l’image ordinaire représentant des objets de la vie quotidienne pouvant influencer le repérage, en contexte multilingue et exposer les différences sur le plan de l’efficacité, de l’efficience et de la satisfaction du chercheur d’images à repérer des images ordinaires représentant des objets de la vie quotidienne indexées à l’aide d’approches offrant des caractéristiques variées, en contexte multilingue. Trois modes de collecte des données sont employés : l’analyse des termes utilisés pour l’indexation des images, la simulation du repérage d’un ensemble d’images indexées selon chacune des formes d’indexation à l’étude réalisée auprès de soixante répondants, et le questionnaire administré aux participants pendant et après la simulation du repérage. Quatre mesures sont définies pour cette recherche : l’efficacité du repérage d’images, mesurée par le taux de succès du repérage calculé à l’aide du nombre d’images repérées; l’efficience temporelle, mesurée par le temps, en secondes, utilisé par image repérée; l’efficience humaine, mesurée par l’effort humain, en nombre de requêtes formulées par image repérée et la satisfaction du chercheur d’images, mesurée par son autoévaluation suite à chaque tâche de repérage effectuée. Cette recherche montre que sur le plan de l’indexation de l’image ordinaire représentant des objets de la vie quotidienne, les approches d’indexation étudiées diffèrent fondamentalement l’une de l’autre, sur le plan terminologique, perceptuel et structurel. En outre, l’analyse des caractéristiques des deux approches d’indexation révèle que si la langue d’indexation est modifiée, les caractéristiques varient peu au sein d’une même approche d’indexation. Finalement, cette recherche souligne que les deux approches d’indexation à l’étude offrent une performance de repérage des images ordinaires représentant des objets de la vie quotidienne différente sur le plan de l’efficacité, de l’efficience et de la satisfaction du chercheur d’images, selon l’approche et la langue utilisées pour l’indexation.

Between the spheres : male characters and the performance of femininity in four victorian novels, 1849-1886

“Between the Spheres: Male Characters and the Performance of Femininity in Four Victorian Novels, 1849-1886” définit le célibataire domestique, analyse les effets de l’érosion des frontières entre les domaines public et privé et retrace l’évolution du discours public au sujet de la masculinité dans quatre œuvres: Shirley écrit par Charlotte Brontë, Lady Audley’s Secret de Mary Elizabeth Braddon, Daniel Deronda par George Eliot, et The Strange Case of Dr. Jekyll and Mr. Hyde de Robert Louis Stevenson. En identifiant le célibataire domestique comme personnage récurrent à la dernière moitié du dixneuvième siècle, cette dissertation démontre comment ce personnage arrive à représenter l’incertitude face aux questions de sexualité, non seulement dans des rôles féminins mais aussi dans les positions de l’homme dans la société et la remise en question du concept de la masculinité. Tout comme il y eu de femmes à l’affût de la liberté au-delà du domaine privé, des hommes aussi cherchèrent leur liberté au sein du domaine domestique par des performances féminines. Le célibataire domestique rapporte sur le concept New Woman de cette période par sa tendance de promouvoir de nouvelles définitions de la masculinité victorienne et les limites entre sexes. Le célibataire domestique passe du domaine public, plutôt masculin, vers le domaine privé, plutôt féminin en participitant dans le discours féminin, tel que les sujets de le domesticité, la chastité, la moralité, le mariage, et l’amour. En s’inspirant de l’analyse des domaines public et privé par Jürgen Habermas, cette dissertation revoit les rôles de ces domaines et leur élasticité dans les quatre œuvres en question ainsi que le sort des célibataires domestiques. L’assignation de sexe à ces domaines mena à la recherche de nouveaux formes de masculinité, produisant une définition de mâle liée au statut de la femme dans le domaine privé. Le célibataire domestique se déplace facilement entre ces domaines sans souffrir d’accusations de tendances effeminées ou d’aliénation sociale, à l’encontre des conséquences qu’ont souffert les personnages femelles pour leur comportement inhabituel. Chaque chapitre de cette dissertation considère les changements dans le discours de la sexualité afin de suivre la migration du célibataire domestique du domaine féminin au milieu du dixneuvième siècle jusqu’un nouveau domaine à la fin de siècle qui estompe la distinction rigide crue être en place tout au long de la période victorienne.

Configuration et exploitation d'une machine émotionnelle

Dans ce travail, nous explorons la faisabilité de doter les machines de la capacité de prédire, dans un contexte d'interaction homme-machine (IHM), l'émotion d'un utilisateur, ainsi que son intensité, de manière instantanée pour une grande variété de situations. Plus spécifiquement, une application a été développée, appelée machine émotionnelle, capable de «comprendre» la signification d'une situation en se basant sur le modèle théorique d'évaluation de l'émotion Ortony, Clore et Collins (OCC). Cette machine est apte, également, à prédire les réactions émotionnelles des utilisateurs, en combinant des versions améliorées des k plus proches voisins et des réseaux de neurones. Une procédure empirique a été réalisée pour l'acquisition des données. Ces dernières ont fourni une connaissance consistante aux algorithmes d'apprentissage choisis et ont permis de tester la performance de la machine. Les résultats obtenus montrent que la machine émotionnelle proposée est capable de produire de bonnes prédictions. Une telle réalisation pourrait encourager son utilisation future dans des domaines exploitant la reconnaissance automatique de l'émotion.

A layered JavaScript virtual machine supporting dynamic instrumentation

L’observation de l’exécution d’applications JavaScript est habituellement réalisée en instrumentant une machine virtuelle (MV) industrielle ou en effectuant une traduction source-à-source ad hoc et complexe. Ce mémoire présente une alternative basée sur la superposition de machines virtuelles. Notre approche consiste à faire une traduction source-à-source d’un programme pendant son exécution pour exposer ses opérations de bas niveau au travers d’un modèle objet flexible. Ces opérations de bas niveau peuvent ensuite être redéfinies pendant l’exécution pour pouvoir en faire l’observation. Pour limiter la pénalité en performance introduite, notre approche exploite les opérations rapides originales de la MV sous-jacente, lorsque cela est possible, et applique les techniques de compilation à-la-volée dans la MV superposée. Notre implémentation, Photon, est en moyenne 19% plus rapide qu’un interprète moderne, et entre 19× et 56× plus lente en moyenne que les compilateurs à-la-volée utilisés dans les navigateurs web populaires. Ce mémoire montre donc que la superposition de machines virtuelles est une technique alternative compétitive à la modification d’un interprète moderne pour JavaScript lorsqu’appliqué à l’observation à l’exécution des opérations sur les objets et des appels de fonction.

Un outil d’évaluation neurocognitive des interactions humain-machine

De plus en plus de recherches sur les Interactions Humain-Machine (IHM) tentent d’effectuer des analyses fines de l’interaction afin de faire ressortir ce qui influence les comportements des utilisateurs. Tant au niveau de l’évaluation de la performance que de l’expérience des utilisateurs, on note qu’une attention particulière est maintenant portée aux réactions émotionnelles et cognitives lors de l’interaction. Les approches qualitatives standards sont limitées, car elles se fondent sur l’observation et des entrevues après l’interaction, limitant ainsi la précision du diagnostic. L’expérience utilisateur et les réactions émotionnelles étant de nature hautement dynamique et contextualisée, les approches d’évaluation doivent l’être de même afin de permettre un diagnostic précis de l’interaction. Cette thèse présente une approche d’évaluation quantitative et dynamique qui permet de contextualiser les réactions des utilisateurs afin d’en identifier les antécédents dans l’interaction avec un système. Pour ce faire, ce travail s’articule autour de trois axes. 1) La reconnaissance automatique des buts et de la structure de tâches de l’utilisateur, à l’aide de mesures oculométriques et d’activité dans l’environnement par apprentissage machine. 2) L’inférence de construits psychologiques (activation, valence émotionnelle et charge cognitive) via l’analyse des signaux physiologiques. 3) Le diagnostic de l‘interaction reposant sur le couplage dynamique des deux précédentes opérations. Les idées et le développement de notre approche sont illustrés par leur application dans deux contextes expérimentaux : le commerce électronique et l’apprentissage par simulation. Nous présentons aussi l’outil informatique complet qui a été implémenté afin de permettre à des professionnels en évaluation (ex. : ergonomes, concepteurs de jeux, formateurs) d’utiliser l’approche proposée pour l’évaluation d’IHM. Celui-ci est conçu de manière à faciliter la triangulation des appareils de mesure impliqués dans ce travail et à s’intégrer aux méthodes classiques d’évaluation de l’interaction (ex. : questionnaires et codage des observations).

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

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.

Statistical Machine Learning Techniques for the Prediction of Learning Disabilities in School-Age Children

Learning Disability (LD) is a general term that describes specific kinds of learning problems. It is a neurological condition that affects a child's brain and impairs his ability to carry out one or many specific tasks. The learning disabled children are neither slow nor mentally retarded. This disorder can make it problematic for a child to learn as quickly or in the same way as some child who isn't affected by a learning disability. An affected child can have normal or above average intelligence. They may have difficulty paying attention, with reading or letter recognition, or with mathematics. It does not mean that children who have learning disabilities are less intelligent. In fact, many children who have learning disabilities are more intelligent than an average child. Learning disabilities vary from child to child. One child with LD may not have the same kind of learning problems as another child with LD. There is no cure for learning disabilities and they are life-long. However, children with LD can be high achievers and can be taught ways to get around the learning disability. In this research work, data mining using machine learning techniques are used to analyze the symptoms of LD, establish interrelationships between them and evaluate the relative importance of these symptoms. To increase the diagnostic accuracy of learning disability prediction, a knowledge based tool based on statistical machine learning or data mining techniques, with high accuracy,according to the knowledge obtained from the clinical information, is proposed. The basic idea of the developed knowledge based tool is to increase the accuracy of the learning disability assessment and reduce the time used for the same. Different statistical machine learning techniques in data mining are used in the study. Identifying the important parameters of LD prediction using the data mining techniques, identifying the hidden relationship between the symptoms of LD and estimating the relative significance of each symptoms of LD are also the parts of the objectives of this research work. The developed tool has many advantages compared to the traditional methods of using check lists in determination of learning disabilities. For improving the performance of various classifiers, we developed some preprocessing methods for the LD prediction system. A new system based on fuzzy and rough set models are also developed for LD prediction. Here also the importance of pre-processing is studied. A Graphical User Interface (GUI) is designed for developing an integrated knowledge based tool for prediction of LD as well as its degree. The designed tool stores the details of the children in the student database and retrieves their LD report as and when required. The present study undoubtedly proves the effectiveness of the tool developed based on various machine learning techniques. It also identifies the important parameters of LD and accurately predicts the learning disability in school age children. This thesis makes several major contributions in technical, general and social areas. The results are found very beneficial to the parents, teachers and the institutions. They are able to diagnose the child’s problem at an early stage and can go for the proper treatments/counseling at the correct time so as to avoid the academic and social losses.

Adaptive Real-time Anomaly-based Intrusion Detection using Data Mining and Machine Learning Techniques

Die zunehmende Vernetzung der Informations- und Kommunikationssysteme führt zu einer weiteren Erhöhung der Komplexität und damit auch zu einer weiteren Zunahme von Sicherheitslücken. Klassische Schutzmechanismen wie Firewall-Systeme und Anti-Malware-Lösungen bieten schon lange keinen Schutz mehr vor Eindringversuchen in IT-Infrastrukturen. Als ein sehr wirkungsvolles Instrument zum Schutz gegenüber Cyber-Attacken haben sich hierbei die Intrusion Detection Systeme (IDS) etabliert. Solche Systeme sammeln und analysieren Informationen von Netzwerkkomponenten und Rechnern, um ungewöhnliches Verhalten und Sicherheitsverletzungen automatisiert festzustellen. Während signatur-basierte Ansätze nur bereits bekannte Angriffsmuster detektieren können, sind anomalie-basierte IDS auch in der Lage, neue bisher unbekannte Angriffe (Zero-Day-Attacks) frühzeitig zu erkennen. Das Kernproblem von Intrusion Detection Systeme besteht jedoch in der optimalen Verarbeitung der gewaltigen Netzdaten und der Entwicklung eines in Echtzeit arbeitenden adaptiven Erkennungsmodells. Um diese Herausforderungen lösen zu können, stellt diese Dissertation ein Framework bereit, das aus zwei Hauptteilen besteht. Der erste Teil, OptiFilter genannt, verwendet ein dynamisches "Queuing Concept", um die zahlreich anfallenden Netzdaten weiter zu verarbeiten, baut fortlaufend Netzverbindungen auf, und exportiert strukturierte Input-Daten für das IDS. Den zweiten Teil stellt ein adaptiver Klassifikator dar, der ein Klassifikator-Modell basierend auf "Enhanced Growing Hierarchical Self Organizing Map" (EGHSOM), ein Modell für Netzwerk Normalzustand (NNB) und ein "Update Model" umfasst. In dem OptiFilter werden Tcpdump und SNMP traps benutzt, um die Netzwerkpakete und Hostereignisse fortlaufend zu aggregieren. Diese aggregierten Netzwerkpackete und Hostereignisse werden weiter analysiert und in Verbindungsvektoren umgewandelt. Zur Verbesserung der Erkennungsrate des adaptiven Klassifikators wird das künstliche neuronale Netz GHSOM intensiv untersucht und wesentlich weiterentwickelt. In dieser Dissertation werden unterschiedliche Ansätze vorgeschlagen und diskutiert. So wird eine classification-confidence margin threshold definiert, um die unbekannten bösartigen Verbindungen aufzudecken, die Stabilität der Wachstumstopologie durch neuartige Ansätze für die Initialisierung der Gewichtvektoren und durch die Stärkung der Winner Neuronen erhöht, und ein selbst-adaptives Verfahren eingeführt, um das Modell ständig aktualisieren zu können. Darüber hinaus besteht die Hauptaufgabe des NNB-Modells in der weiteren Untersuchung der erkannten unbekannten Verbindungen von der EGHSOM und der Überprüfung, ob sie normal sind. Jedoch, ändern sich die Netzverkehrsdaten wegen des Concept drif Phänomens ständig, was in Echtzeit zur Erzeugung nicht stationärer Netzdaten führt. Dieses Phänomen wird von dem Update-Modell besser kontrolliert. Das EGHSOM-Modell kann die neuen Anomalien effektiv erkennen und das NNB-Model passt die Änderungen in Netzdaten optimal an. Bei den experimentellen Untersuchungen hat das Framework erfolgversprechende Ergebnisse gezeigt. Im ersten Experiment wurde das Framework in Offline-Betriebsmodus evaluiert. Der OptiFilter wurde mit offline-, synthetischen- und realistischen Daten ausgewertet. Der adaptive Klassifikator wurde mit dem 10-Fold Cross Validation Verfahren evaluiert, um dessen Genauigkeit abzuschätzen. Im zweiten Experiment wurde das Framework auf einer 1 bis 10 GB Netzwerkstrecke installiert und im Online-Betriebsmodus in Echtzeit ausgewertet. Der OptiFilter hat erfolgreich die gewaltige Menge von Netzdaten in die strukturierten Verbindungsvektoren umgewandelt und der adaptive Klassifikator hat sie präzise klassifiziert. Die Vergleichsstudie zwischen dem entwickelten Framework und anderen bekannten IDS-Ansätzen zeigt, dass der vorgeschlagene IDSFramework alle anderen Ansätze übertrifft. Dies lässt sich auf folgende Kernpunkte zurückführen: Bearbeitung der gesammelten Netzdaten, Erreichung der besten Performanz (wie die Gesamtgenauigkeit), Detektieren unbekannter Verbindungen und Entwicklung des in Echtzeit arbeitenden Erkennungsmodells von Eindringversuchen.

A Note on the Generalization Performance of Kernel Classifiers with Margin

We present distribution independent bounds on the generalization misclassification performance of a family of kernel classifiers with margin. Support Vector Machine classifiers (SVM) stem out of this class of machines. The bounds are derived through computations of the $V_gamma$ dimension of a family of loss functions where the SVM one belongs to. Bounds that use functions of margin distributions (i.e. functions of the slack variables of SVM) are derived.

Improving Multiclass Text Classification with the Support Vector Machine

We compare Naive Bayes and Support Vector Machines on the task of multiclass text classification. Using a variety of approaches to combine the underlying binary classifiers, we find that SVMs substantially outperform Naive Bayes. We present full multiclass results on two well-known text data sets, including the lowest error to date on both data sets. We develop a new indicator of binary performance to show that the SVM's lower multiclass error is a result of its improved binary performance. Furthermore, we demonstrate and explore the surprising result that one-vs-all classification performs favorably compared to other approaches even though it has no error-correcting properties.

Perceptual Evaluation of Video-Realistic Speech

abstract With many visual speech animation techniques now available, there is a clear need for systematic perceptual evaluation schemes. We describe here our scheme and its application to a new video-realistic (potentially indistinguishable from real recorded video) visual-speech animation system, called Mary 101. Two types of experiments were performed: a) distinguishing visually between real and synthetic image- sequences of the same utterances, ("Turing tests") and b) gauging visual speech recognition by comparing lip-reading performance of the real and synthetic image-sequences of the same utterances ("Intelligibility tests"). Subjects that were presented randomly with either real or synthetic image-sequences could not tell the synthetic from the real sequences above chance level. The same subjects when asked to lip-read the utterances from the same image-sequences recognized speech from real image-sequences significantly better than from synthetic ones. However, performance for both, real and synthetic, were at levels suggested in the literature on lip-reading. We conclude from the two experiments that the animation of Mary 101 is adequate for providing a percept of a talking head. However, additional effort is required to improve the animation for lip-reading purposes like rehabilitation and language learning. In addition, these two tasks could be considered as explicit and implicit perceptual discrimination tasks. In the explicit task (a), each stimulus is classified directly as a synthetic or real image-sequence by detecting a possible difference between the synthetic and the real image-sequences. The implicit perceptual discrimination task (b) consists of a comparison between visual recognition of speech of real and synthetic image-sequences. Our results suggest that implicit perceptual discrimination is a more sensitive method for discrimination between synthetic and real image-sequences than explicit perceptual discrimination.