Numerical modeling of electromagnetic coupling phenomena in the vicinities of overhead power transmission lines.

Electromagnetic coupling phenomena between overhead power transmission lines and other nearby structures are inevitable, especially in densely populated areas. The undesired effects resulting from this proximity are manifold and range from the establishment of hazardous potentials to the outbreak of alternate current corrosion phenomena. The study of this class of problems is necessary for ensuring security in the vicinities of the interaction zone and also to preserve the integrity of the equipment and of the devices there present. However, the complete modeling of this type of application requires the three- -dimensional representation of the region of interest and needs specific numerical methods for field computation. In this work, the modeling of problems arising from the flow of electrical currents in the ground (the so-called conductive coupling) will be addressed with the finite element method. Those resulting from the time variation of the electromagnetic fields (the so-called inductive coupling) will be considered as well, and they will be treated with the generalized PEEC (Partial Element Equivalent Circuit) method. More specifically, a special boundary condition on the electric potential is proposed for truncating the computational domain in the finite element analysis of conductive coupling problems, and a complete PEEC formulation for modeling inductive coupling problems is presented. Test configurations of increasing complexities are considered for validating the foregoing approaches. These works aim to provide a contribution to the modeling of this class of problems, which tend to become common with the expansion of power grids.

Ecological gradients and landscape structure affecting seasonal woodpigeon Columba palumbus densities in a coastal region (South-East Spain)

The aim of the present study is to identify and evaluate the relationship between Woodpigeon (Columba palumbus, Linnaeus, 1758) density and different environmental gradients (thermotype, ombrotype, continentality and latitudinal), land use and landscape structure, using geographic information systems and multivariate modelling. Transects (n = 396) were developed to estimate the density of Woodpigeon in the Marina Baja (Alicante, Spain) from 2006 to 2008. The highestdensity for Woodpigeon was in September-October (1.28birds/10ha) and the lowest inFebruary-March (0.34birds/10ha). Moreover, there were more Woodpigeons in areas with a mesomediterranean thermotypethan in thermomediterranean or supramediterranean ones. There was greater densityinthe intermediate zones compared to thecoast and interior. The natural or cultural landscape had the highest Woodpigeon density (1.53birds/10ha), with both denseand clear pine forest values standing out. Therefore, it is very important to conserve these traditional landscapes with adequate management strategies in order to maintain, resident and transient Woodpigeon populations. These natural areas are open places where the Woodpigeons find food and detect the presence ofpredators. Thus, this study will enable more precise knowledge of the ecological factors (habitat variables) that intervene in the distribution of Woodpigeon populations and their density.

Émergence des comportements de leadership transformationnel : examen de l’apport d’une approche basée sur les composites de personnalité et d’une perspective interactionniste

Comprendre ce qui amène un leader à émettre des comportements de leadership transformationnel fascine les chercheurs et praticiens depuis plusieurs années (Bommer, Rubin, & Baldwin, 2004; Bono & Judge, 2004; Shamir & Howell, 1999 ; Stogdill, 1948; Yukl, 1999). Or, jusqu’à présent, ces facteurs sont encore bien peu étudiés et compris comparativement aux conséquences de ce style de leadership. Dans cette lignée, la présente thèse répond à différents enjeux soulevés par les auteurs à ce sujet (Dinh & Lord, 2012; Zaccaro, 2007) en cherchant à préciser le rôle joué par différents antécédents individuels et contextuels du leadership transformationnel. Cet objectif sera poursuivi par l’adoption d’une perspective interactionniste qui intègre des antécédents de personnalité et de contexte ainsi par l’évaluation de la personnalité à l’aide d’une modélisation de la personnalité orientée vers le critère à prédire (variable composite). La présente thèse est composée de trois articles poursuivant les objectifs suivant : 1) Effectuer une synthèse de la littérature empirique portant sur les antécédents individuels et contextuels du leadership transformationnel; 2) Vérifier les liens empiriques entre la personnalité mesurée à l’aide de variables composites, plus précisément le modèle des Great Eight de Bartram (2005), et le leadership transformationnel; 3) Tester empiriquement l’effet d’interaction entre les variables de personnalité et les variables contextuelles pour prédire le leadership transformationnel. Le premier article vise d’abord à circonscrire et organiser les connaissances empiriques actuelles provenant d’une quarantaine d’articles concernant les antécédents du leadership transformationnel. L’article s’organise en trois thèmes principaux : les antécédents individuels de personnalité, les antécédents contextuels et l’étude des interactions entre le volet individuel et contextuel. Plusieurs constats et pistes de recherches sont discutés et mettent la table pour les deux articles subséquents. Ainsi, le second article s’intéresse au potentiel explicatif d’un modèle de personnalité orienté vers le critère pour prédire le leadership. Plus spécifiquement, le modèle des Great Eight proposé par Bartram (2005) est mis en relation avec les comportements de leadership transformationnel et de récompense contingente. Les résultats, obtenus auprès de 113 gestionnaires et de leurs 799 subordonnés, donnent peu d’appui à la valeur ajoutée du modèle utilisé, mais indiquent que certaines tendances de personnalité sont associées au leadership. Des analyses supplémentaires permettent de nuancer la compréhension des effets observés dans la documentation scientifique et offrent quelques pistes de groupements de traits pouvant prédire les différents comportements de leadership. Le troisième article s’inspire de la théorie de l’activation des traits (Tett & Burnett, 2003) pour vérifier l’effet combiné de la personnalité du gestionnaire et du contexte dans lequel il évolue en vue de prédire le leadership transformationnel. Les résultats (ngestionnaires = 89; nsubordonnés = 643) n’offrent qu’un appui modéré au rationnel sous-jacent du modèle de l’activation des traits. Toutefois, il en ressort que l’aspect relationnel du gestionnaire (opérationnalisé par le composite de personnalité « soutien et coopération ») est associé à l’émergence du leadership transformationnel uniquement lorsque les facteurs contextuels (considération organisationnelle, latitude décisionnelle) sont perçus positivement par le gestionnaire. L’étude permet donc d’éclaircir une part de la variabilité observée dans les études antérieures concernant la tendance relationnelle du gestionnaire, en soulignant sa sensibilité à des facteurs contextuels positifs.

Designing Regularizers and Architectures for Recurrent Neural Networks

Cette thèse contribue a la recherche vers l'intelligence artificielle en utilisant des méthodes connexionnistes. Les réseaux de neurones récurrents sont un ensemble de modèles séquentiels de plus en plus populaires capable en principe d'apprendre des algorithmes arbitraires. Ces modèles effectuent un apprentissage en profondeur, un type d'apprentissage machine. Sa généralité et son succès empirique en font un sujet intéressant pour la recherche et un outil prometteur pour la création de l'intelligence artificielle plus générale. Le premier chapitre de cette thèse donne un bref aperçu des sujets de fonds: l'intelligence artificielle, l'apprentissage machine, l'apprentissage en profondeur et les réseaux de neurones récurrents. Les trois chapitres suivants couvrent ces sujets de manière de plus en plus spécifiques. Enfin, nous présentons quelques contributions apportées aux réseaux de neurones récurrents. Le chapitre \ref{arxiv1} présente nos travaux de régularisation des réseaux de neurones récurrents. La régularisation vise à améliorer la capacité de généralisation du modèle, et joue un role clé dans la performance de plusieurs applications des réseaux de neurones récurrents, en particulier en reconnaissance vocale. Notre approche donne l'état de l'art sur TIMIT, un benchmark standard pour cette tâche. Le chapitre \ref{cpgp} présente une seconde ligne de travail, toujours en cours, qui explore une nouvelle architecture pour les réseaux de neurones récurrents. Les réseaux de neurones récurrents maintiennent un état caché qui représente leurs observations antérieures. L'idée de ce travail est de coder certaines dynamiques abstraites dans l'état caché, donnant au réseau une manière naturelle d'encoder des tendances cohérentes de l'état de son environnement. Notre travail est fondé sur un modèle existant; nous décrivons ce travail et nos contributions avec notamment une expérience préliminaire.

Learning representations for Information Retrieval

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

Caractérisation tridimensionnelle de l’amplitude articulaire de l’épaule

L’épaule est l’articulation la plus mobile et la plus instable du corps humain dû à la faible quantité de contraintes osseuses et au rôle des tissus mous qui lui confèrent au moins une dizaine de degrés de liberté. La mobilité de l’épaule est un facteur de performance dans plusieurs sports. Mais son instabilité engendre des troubles musculo-squelettiques, dont les déchirures de la coiffe des rotateurs sont fréquentes et les plus handicapantes. L’évaluation de l’amplitude articulaire est un indice commun de la fonction de l’épaule, toutefois elle est souvent limitée à quelques mesures planaires pour lesquelles les degrés de liberté varient indépendamment les uns des autres. Ces valeurs utilisées dans les modèles de simulation musculo-squelettiques peuvent amener à des solutions non physiologiques. L’objectif de cette thèse était de développer des outils pour la caractérisation de la mobilité articulaire tri-dimensionnelle de l’épaule, en passant par i) fournir une méthode et son approche expérimentale pour évaluer l’amplitude articulaire tridimensionnelle de l’épaule incluant des interactions entre les degrés de liberté ; ii) proposer une représentation permettant d’interpréter les données tri-dimensionnelles obtenues; iii) présenter des amplitudes articulaires normalisées, iv) implémenter une amplitude articulaire tridimensionnelle au sein d’un modèle de simulation numérique afin de générer des mouvements sportifs optimaux plus réalistes; v) prédire des amplitudes articulaires sécuritaires et vi) des exercices de rééducation sécuritaires pour des patients ayant subi une réparation de la coiffe des rotateurs. i) Seize sujets ont été réalisé séries de mouvements d’amplitudes maximales actifs avec des combinaisons entre les différents degrés de liberté de l’épaule. Un système d’analyse du mouvement couplé à un modèle cinématique du membre supérieur a été utilisé pour estimer les cinématiques articulaires tridimensionnelles. ii) L’ensemble des orientations définies par une séquence de trois angles a été inclus dans un polyèdre non convexe représentant l’espace de mobilité articulaire prenant en compte les interactions entre les degrés de liberté. La combinaison des séries d’élévation et de rotation est recommandée pour évaluer l’amplitude articulaire complète de l’épaule. iii) Un espace de mobilité normalisé a également été défini en englobant les positions atteintes par au moins 50% des sujets et de volume moyen. iv) Cet espace moyen, définissant la mobilité physiologiques, a été utilisé au sein d’un modèle de simulation cinématique utilisé pour optimiser la technique d’un élément acrobatique de lâcher de barres réalisée par des gymnastes. Avec l’utilisation régulière de limites articulaires planaires pour contraindre la mobilité de l’épaule, seulement 17% des solutions optimales sont physiologiques. En plus, d’assurer le réalisme des solutions, notre contrainte articulaire tridimensionnelle n’a pas affecté le coût de calculs de l’optimisation. v) et vi) Les seize participants ont également réalisé des séries d’amplitudes articulaires passives et des exercices de rééducation passifs. La contrainte dans l’ensemble des muscles de la coiffe des rotateurs au cours de ces mouvements a été estimée à l’aide d’un modèle musculo-squelettique reproduisant différents types et tailles de déchirures. Des seuils de contrainte sécuritaires ont été utilisés pour distinguer les amplitudes de mouvements risquées ou non pour l’intégrité de la réparation chirurgicale. Une taille de déchirure plus grande ainsi que les déchirures affectant plusieurs muscles ont contribué à réduire l’espace de mobilité articulaire sécuritaire. Principalement les élévations gléno-humérales inférieures à 38° et supérieures à 65°, ou réalisées avec le bras maintenu en rotation interne engendrent des contraintes excessives pour la plupart des types et des tailles de blessure lors de mouvements d’abduction, de scaption ou de flexion. Cette thèse a développé une représentation innovante de la mobilité de l’épaule, qui tient compte des interactions entre les degrés de liberté. Grâce à cette représentation, l’évaluation clinique pourra être plus exhaustive et donc élargir les possibilités de diagnostiquer les troubles de l’épaule. La simulation de mouvement peut maintenant être plus réaliste. Finalement, nous avons montré l’importance de personnaliser la rééducation des patients en termes d’amplitude articulaire, puisque des exercices passifs de rééducation précoces peuvent contribuer à une re-déchirure à cause d’une contrainte trop importante qu’ils imposent aux tendons.

Is socioeconomic position early in life associated with physical activity during adulthood following the accumulation of risk model with additive effects?

L'activité physique améliore la santé, mais seulement 4.8% des Canadiens atteignent le niveau recommandé. La position socio-économique est un des déterminants de l'activité physique les plus importants. Elle est associée à l’activité physique de manière transversale à l’adolescence et à l’âge adulte. Cette thèse a tenté de déterminer s'il y a une association à long terme entre la position socio-économique au début du parcours de vie et l’activité physique à l’âge adulte. S'il y en avait une, un deuxième objectif était de déterminer quel modèle théorique en épidémiologie des parcours de vie décrivait le mieux sa forme. Cette thèse comprend trois articles: une recension systématique et deux recherches originales. Dans la recension systématique, des recherches ont été faites dans Medline et EMBASE pour trouver les études ayant mesuré la position socio-économique avant l'âge de 18 ans et l'activité physique à ≥18 ans. Dans les deux recherches originales, la modélisation par équations structurelles a été utilisée pour comparer trois modèles alternatifs en épidémiologie des parcours de vie: le modèle d’accumulation de risque avec effets additifs, le modèle d’accumulation de risque avec effet déclenché et le modèle de période critique. Ces modèles ont été comparés dans deux cohortes prospectives représentatives à l'échelle nationale: la 1970 British birth cohort (n=16,571; première recherche) et l’Enquête longitudinale nationale sur les enfants et les jeunes (n=16,903; deuxième recherche). Dans la recension systématique, 10 619 articles ont été passés en revue par deux chercheurs indépendants et 42 ont été retenus. Pour le résultat «activité physique» (tous types et mesures confondus), une association significative avec la position socio-économique durant l’enfance fut trouvée dans 26/42 études (61,9%). Quand seulement l’activité physique durant les loisirs a été considérée, une association significative fut trouvée dans 21/31 études (67,7%). Dans un sous-échantillon de 21 études ayant une méthodologie plus forte, les proportions d’études ayant trouvé une association furent plus hautes : 15/21 (71,4%) pour tous les types et toutes les mesures d’activité physique et 12/15 (80%) pour l’activité physique de loisir seulement. Dans notre première recherche originale sur les données de la British birth cohort, pour la classe sociale, nous avons trouvé que le modèle d’accumulation de risque avec effets additifs s’est ajusté le mieux chez les hommes et les femmes pour l’activité physique de loisir, au travail et durant les transports. Dans notre deuxième recherche originale sur les données canadiennes sur l'activité physique de loisir, nous avons trouvé que chez les hommes, le modèle de période critique s’est ajusté le mieux aux données pour le niveau d’éducation et le revenu, alors que chez les femmes, le modèle d’accumulation de risque avec effets additifs s’est ajusté le mieux pour le revenu, tandis que le niveau d’éducation ne s’est ajusté à aucun des modèles testés. En conclusion, notre recension systématique indique que la position socio-économique au début du parcours de vie est associée à la pratique d'activité physique à l'âge adulte. Les résultats de nos deux recherches originales suggèrent un patron d’associations le mieux représenté par le modèle d’accumulation de risque avec effets additifs.

Émergence des comportements de leadership transformationnel : examen de l’apport d’une approche basée sur les composites de personnalité et d’une perspective interactionniste

Comprendre ce qui amène un leader à émettre des comportements de leadership transformationnel fascine les chercheurs et praticiens depuis plusieurs années (Bommer, Rubin, & Baldwin, 2004; Bono & Judge, 2004; Shamir & Howell, 1999 ; Stogdill, 1948; Yukl, 1999). Or, jusqu’à présent, ces facteurs sont encore bien peu étudiés et compris comparativement aux conséquences de ce style de leadership. Dans cette lignée, la présente thèse répond à différents enjeux soulevés par les auteurs à ce sujet (Dinh & Lord, 2012; Zaccaro, 2007) en cherchant à préciser le rôle joué par différents antécédents individuels et contextuels du leadership transformationnel. Cet objectif sera poursuivi par l’adoption d’une perspective interactionniste qui intègre des antécédents de personnalité et de contexte ainsi par l’évaluation de la personnalité à l’aide d’une modélisation de la personnalité orientée vers le critère à prédire (variable composite). La présente thèse est composée de trois articles poursuivant les objectifs suivant : 1) Effectuer une synthèse de la littérature empirique portant sur les antécédents individuels et contextuels du leadership transformationnel; 2) Vérifier les liens empiriques entre la personnalité mesurée à l’aide de variables composites, plus précisément le modèle des Great Eight de Bartram (2005), et le leadership transformationnel; 3) Tester empiriquement l’effet d’interaction entre les variables de personnalité et les variables contextuelles pour prédire le leadership transformationnel. Le premier article vise d’abord à circonscrire et organiser les connaissances empiriques actuelles provenant d’une quarantaine d’articles concernant les antécédents du leadership transformationnel. L’article s’organise en trois thèmes principaux : les antécédents individuels de personnalité, les antécédents contextuels et l’étude des interactions entre le volet individuel et contextuel. Plusieurs constats et pistes de recherches sont discutés et mettent la table pour les deux articles subséquents. Ainsi, le second article s’intéresse au potentiel explicatif d’un modèle de personnalité orienté vers le critère pour prédire le leadership. Plus spécifiquement, le modèle des Great Eight proposé par Bartram (2005) est mis en relation avec les comportements de leadership transformationnel et de récompense contingente. Les résultats, obtenus auprès de 113 gestionnaires et de leurs 799 subordonnés, donnent peu d’appui à la valeur ajoutée du modèle utilisé, mais indiquent que certaines tendances de personnalité sont associées au leadership. Des analyses supplémentaires permettent de nuancer la compréhension des effets observés dans la documentation scientifique et offrent quelques pistes de groupements de traits pouvant prédire les différents comportements de leadership. Le troisième article s’inspire de la théorie de l’activation des traits (Tett & Burnett, 2003) pour vérifier l’effet combiné de la personnalité du gestionnaire et du contexte dans lequel il évolue en vue de prédire le leadership transformationnel. Les résultats (ngestionnaires = 89; nsubordonnés = 643) n’offrent qu’un appui modéré au rationnel sous-jacent du modèle de l’activation des traits. Toutefois, il en ressort que l’aspect relationnel du gestionnaire (opérationnalisé par le composite de personnalité « soutien et coopération ») est associé à l’émergence du leadership transformationnel uniquement lorsque les facteurs contextuels (considération organisationnelle, latitude décisionnelle) sont perçus positivement par le gestionnaire. L’étude permet donc d’éclaircir une part de la variabilité observée dans les études antérieures concernant la tendance relationnelle du gestionnaire, en soulignant sa sensibilité à des facteurs contextuels positifs.

Designing Regularizers and Architectures for Recurrent Neural Networks

Cette thèse contribue a la recherche vers l'intelligence artificielle en utilisant des méthodes connexionnistes. Les réseaux de neurones récurrents sont un ensemble de modèles séquentiels de plus en plus populaires capable en principe d'apprendre des algorithmes arbitraires. Ces modèles effectuent un apprentissage en profondeur, un type d'apprentissage machine. Sa généralité et son succès empirique en font un sujet intéressant pour la recherche et un outil prometteur pour la création de l'intelligence artificielle plus générale. Le premier chapitre de cette thèse donne un bref aperçu des sujets de fonds: l'intelligence artificielle, l'apprentissage machine, l'apprentissage en profondeur et les réseaux de neurones récurrents. Les trois chapitres suivants couvrent ces sujets de manière de plus en plus spécifiques. Enfin, nous présentons quelques contributions apportées aux réseaux de neurones récurrents. Le chapitre \ref{arxiv1} présente nos travaux de régularisation des réseaux de neurones récurrents. La régularisation vise à améliorer la capacité de généralisation du modèle, et joue un role clé dans la performance de plusieurs applications des réseaux de neurones récurrents, en particulier en reconnaissance vocale. Notre approche donne l'état de l'art sur TIMIT, un benchmark standard pour cette tâche. Le chapitre \ref{cpgp} présente une seconde ligne de travail, toujours en cours, qui explore une nouvelle architecture pour les réseaux de neurones récurrents. Les réseaux de neurones récurrents maintiennent un état caché qui représente leurs observations antérieures. L'idée de ce travail est de coder certaines dynamiques abstraites dans l'état caché, donnant au réseau une manière naturelle d'encoder des tendances cohérentes de l'état de son environnement. Notre travail est fondé sur un modèle existant; nous décrivons ce travail et nos contributions avec notamment une expérience préliminaire.