Frei Otto et René Sarger: entre idéaux d’architecte et vérité d’ingénieur

À travers leurs premiers écrits des années 50 et 60, Frei Otto, architecte et ingénieur allemand (1925-2015), et René Sarger (1917-1988), architecte français, n’expriment pas seulement une passion partagée des toitures suspendues. Partant du même souci d’une forme structurale « juste », leurs convictions radicales révèlent aussi les premiers questionnements des nouveaux rôles de l’ingénieur et de l’architecte de l’époque, mais aussi des idéaux opposés concernant leur position comme concepteurs et auteurs du monde bâti, ainsi que l’importance sociétale de leurs disciplines.

Étude exploratoire portant sur l'analyse comparative de la cohérence globale pour des textes écrits à l'aide d'un idéateur d'un traitement de textes et du crayon/papier

En 1983, un « nouveau » type de logiciels que nous avons appelé « idéateur » est apparu sur le marché de la micro-informatique. Ces logiciels combinent les facilités du traitement de textes avec l'utilisation particulière du « chaînage » de texte. Ce chaînage permet entre autre les manipulations suivantes du texte; classer, mettre en ordre prioritaire, sous-catégoriser des ensembles, lancer les items au hasard, effacer, déplacer ou copier un ou des items, etc. (Pour plus de détails, voir le chapitre 1.2 et les annexes 1 à 3). Après une étude pour situer le cadre de notre recherche (voir le chapitre II) et la traduction du logiciel MaxThink, nous avons introduit cet idéateur dans une classe de français correctif, de niveau collégial. Nous avons choisis ces sujets parce ces étudiant-e-s se servaient déjà de l'ordinateur à l'intérieur des cours et qu'ils (elles) avaient intérêt (pensions-nous) à utiliser l’idéateur pour améliorer leur français. Tous ces sujets ont eu à suivre le cours sur la manipulation de MaxThink. Un design expérimental de catégorie « semi-contrôlée » a été mis en place pour isoler l'influence des trois instruments servant à la composition ; l'idéateur (MaxThink), un traitement de texte traditionnel (Editexte) et le crayon/papier. Le pré-test et le post-test consistant à composer sur un thème déterminé était à chaque fois précédé d'un brainstorming afin de générer une liste d'idées". Par la suite, les textes ont été soumis à trois juges qui ont eu à coter la cohérence globale individuelle pré-test/post-test et la cohérence de groupe au pré-test ainsi qu'au post-test. Deux analyses statistiques non-paramétriques utiles pour un nombre restreint de sujets (trois sous-groupes de quatre sujets) ont été utilisées: analyse de variance (formule KRUSKAL-WALLIS) et analyse des probabilités d'occurrence des distributions (formule HODGES-LEHMANN). En conclusion, nos recommandations tiennent compte de l'analyse statistique des résultats et des commentaires des étudiant-e-s.

Effets du stress oxydatif induit par les rayons UVA et endogène sur la cornée humaine : étude des délétions de l’ADN mitochondrial, des modifications dans la matrice extracellulaire cornéenne et de la dystrophie cornéenne endothéliale de Fuchs

Le stress oxydatif peut provenir de sources exogènes comme les UVA ou de sources endogènes comme la chaîne respiratoire (OXPHOS). L’oxydation des composants cellulaires a été associée avec la dégénération, des phénotypes de vieillissement et des pertes de fonctionnalités des tissus. Les UVA sont les plus efficaces des rayons UV à induire de l’oxydation, tel que démontré par la formation de dommages oxydatifs à l’ADN et par l’apparition de délétions mitochondriales qui en résultent. La délétion mitochondriale de 4977 pb (ADNmtCD4977), la plus commune, et celle de 3895 pb (ADNmt3895) sont deux délétions reliées au photovieillissement cutané et à l’exposition au stress oxydant. Le phénomène de vieillissement dans la peau est bien documenté et se traduit par une dégradation de la matrice extracellulaire, une perte d’élasticité et la formation de rides. Toutefois, peu d’études portent sur la cornée humaine alors qu’elle est un tissu exposé directement aux rayonnements UV au même titre que la peau. Nous avons donc tenté mieux comprendre l’effet de l’oxydation exogène et endogène sur cette structure. L’analyse de la localisation des délétions ADNmtCD4977 et ADNmtCD4977 dans l’oeil humain a permis de révéler qu’elles se concentrent principalement dans le stroma cornéen et s’accumule avec l’âge. Le stroma cornéen est la couche cellulaire qui confère la transparence et la rigidité à la cornée humaine. Ces résultats nous ont suggéré une implication des UVA dans le photovieillissement de la cornée. Nous avons donc entrepris de vérifier les changements liés à l’exposition aux UVA dans le stroma cornéen puisque les UVA sont connus pour causer des altérations à la matrice extracellulaire (ECM) au niveau cutané. Nous avons donc créé un modèle de photovieillisement par une exposition chronique aux UVA sur des kératocytes avec lesquels nous avons fait sécréter une ECM. Nos résultats nous ont démontré qu’une exposition chronique aux UVA cause des altérations à l’ECM cornéen semblable à des phénotypes de photvieillissement. En effet, nous avons dénoté des changements transcriptomiques et protéomiques pour certains collagènes et protéoglycans. Une atteinte aux collagènes par le vieillissement cornéen se traduit entre autres par une rigidification, une opacification et un changement dans son pouvoir réfractif qui mène à une perte de la vision. Par ailleurs, notre avons également investigué l’implication du stress oxydatif dans la dystrophie cornéenne endothéliale de Fuchs (FECD), une maladie dégénérative de l’endothélium cornéen, qui mène à une perte de vision et est une cause principale de greffe cornéenne. L’étiologie de la maladie est encore inconnue, mais le stress oxydatif est soupçonné de jouer un rôle important dans la pathogenèse. Nos résultats ont amené de nouvelles évidences de l’implication de l’oxydation dans la maladie par l’augmentation de la quantité d’ADN mitochondrial et un raccourcissement des télomères dans des explants de cornées pathologiques. Nos résultats nous ont également démontré que la mise en culture de cellules FECD permettait la sélection de cellules fonctionnelles et comparables à des cellules saines en termes de quantité d’ADN mitochondrial et de son intégrité, de sensibilité à l’oxydation et de longueur télomérique. Les résultats obtenus soutiennent ainsi la possibilité d’employer les cellules FECD fonctionnelles sélectionnées pour utilisation en génie tissulaire afin de créer des cornées autologues pour pallier aux manques de greffes cornéennes. Enfin, nos résultats apportent de nouvelles évidences quant à l’implication du stress oxydatif dans le photovieillissement cornéen et dans l’étiologie de la FECD.

La réussite scolaire d’élèves haïtiens performants en classe de 3e secondaire provenant de milieu socioéconomique défavorisé : une étude ethnométhodologique

Comme en témoignent les publications et les préoccupations des acteurs éducatifs, la réussite scolaire est un enjeu social. Les facteurs individuels, familiaux, scolaires et sociaux de la réussite scolaire ont été abondamment étudiés. Toutefois, la recension des écrits permet de constater d’une part, qu’il y a encore peu d’écrits de manière générale sur les élèves qui réussissent à l’école en particulier les écrits sur leur expérience scolaire; d’autre part, il existe relativement peu d’écrits sur la réussite scolaire en milieu défavorisé en relation avec les activités et les discours des bons élèves du secondaire. Cette recherche vise à comprendre la réussite scolaire en milieu socioéconomique défavorisé par la description des actions et des discours des élèves qui réussissent en classe de 3e secondaire en contexte haïtien. L’ethnométhodologie, courant sociologique qui vise la compréhension des actions quotidiennes des individus et de leurs discours offre un autre regard dans l’étude du phénomène de la réussite scolaire. En effet, l’expérience scolaire au quotidien des élèves performants reste peu connue. Sur le plan méthodologique, cette recherche empirique menée dans un collège secondaire privé catholique au Nord-Ouest d’Haïti privilégie une approche exploratoire. Il s’agit d’une recherche qualitative qui repose sur des observations directes des élèves à l’école et en dehors de l’école, sur des entretiens semi-dirigés avec un échantillon de douze élèves inscrits en classe de 3e secondaire et sur leurs journaux individuels tenus lors de la collecte des données. L’analyse inductive générale des données et le logiciel NVivo 9.0 ont été retenus pour la stratégie d’analyse des données. Selon les données analysées, la réussite scolaire se construit seul et avec les autres. Les résultats mettent en évidence des liens entre les ressources externes utilisées par les participants, leurs attitudes et leurs processus mentaux et la réussite scolaire. La recherche permet d’identifier cinq facteurs de la réussite scolaire. Une vue d’ensemble des résultats est proposée et représente le modèle théorique de la réussite scolaire des élèves haïtiens étudiés. Par la suite, des apports généraux et des implications pratiques sont énoncés ; des questionnements et une hypothèse interprétative sont soulevés et des pistes pour d’autres recherches sont suggérées.

Extended formulations, nonnegative factorizations, and randomized communication protocols

An extended formulation of a polyhedron P is a linear description of a polyhedron Q together with a linear map π such that π(Q)=P. These objects are of fundamental importance in polyhedral combinatorics and optimization theory, and the subject of a number of studies. Yannakakis’ factorization theorem (Yannakakis in J Comput Syst Sci 43(3):441–466, 1991) provides a surprising connection between extended formulations and communication complexity, showing that the smallest size of an extended formulation of $$P$$P equals the nonnegative rank of its slack matrix S. Moreover, Yannakakis also shows that the nonnegative rank of S is at most 2^c, where c is the complexity of any deterministic protocol computing S. In this paper, we show that the latter result can be strengthened when we allow protocols to be randomized. In particular, we prove that the base-2 logarithm of the nonnegative rank of any nonnegative matrix equals the minimum complexity of a randomized communication protocol computing the matrix in expectation. Using Yannakakis’ factorization theorem, this implies that the base-2 logarithm of the smallest size of an extended formulation of a polytope P equals the minimum complexity of a randomized communication protocol computing the slack matrix of P in expectation. We show that allowing randomization in the protocol can be crucial for obtaining small extended formulations. Specifically, we prove that for the spanning tree and perfect matching polytopes, small variance in the protocol forces large size in the extended formulation.

Approximation limits of linear programs (beyond hierarchies)

We develop a framework for proving approximation limits of polynomial size linear programs (LPs) from lower bounds on the nonnegative ranks of suitably defined matrices. This framework yields unconditional impossibility results that are applicable to any LP as opposed to only programs generated by hierarchies. Using our framework, we prove that O(n^1/2-ε)-approximations for CLIQUE require LPs of size 2^nΩ(ε). This lower bound applies to LPs using a certain encoding of CLIQUE as a linear optimization problem. Moreover, we establish a similar result for approximations of semidefinite programs by LPs. Our main technical ingredient is a quantitative improvement of Razborov's [38] rectangle corruption lemma for the high error regime, which gives strong lower bounds on the nonnegative rank of shifts of the unique disjointness matrix.

On the extension complexity of combinatorial polytopes

In this paper we extend recent results of Fiorini et al. on the extension complexity of the cut polytope and related polyhedra. We first describe a lifting argument to show exponential extension complexity for a number of NP-complete problems including subset-sum and three dimensional matching. We then obtain a relationship between the extension complexity of the cut polytope of a graph and that of its graph minors. Using this we are able to show exponential extension complexity for the cut polytope of a large number of graphs, including those used in quantum information and suspensions of cubic planar graphs.

Plasma kinetic theory

Kinetic theory studies the macroscopic properties of large numbers of particles, starting from their (classical) equations of motion while the thermodynamics describes the equilibrium behavior of macroscopic objects in terms of concepts such as work, heat, and entropy. The phenomenological laws of thermodynamics tell us how these quantities are constrained as a system approaches its equilibrium. At the microscopic level, we know that these systems are composed of particles (atoms, particles), whose interactions and dynamics are reasonably well understood in terms of more fundamental theories. If these microscopic descriptions are complete, we should be able to account for the macroscopic behavior, i.e. derive the laws governing the macroscopic state functions in equilibrium. Kinetic theory attempts to achieve this objective. In particular, we shall try to answer the following questions [1]: How can we define equilibrium for a system of moving particles? Do all systems naturally evolve towards an equilibrium state? What is the time evolution of a system that is not quite in equilibrium?

Étude du comportement des piles de pont confinées de PRFC par écoute acoustique

Une structure en béton armé est sujette à différents types de sollicitations. Les tremblements de terre font partie des événements exceptionnels qui induisent des sollicitations extrêmes aux ouvrages. Pour faire face à cette problématique, les codes de calcul des ponts routiers font appel à une approche basée sur des niveaux de performance qui sont rattachés à des états limites. Actuellement, les états limites d'une pile de ponts en béton armé (BA) confinée à l'aide de polymères renforcés de fibres de carbone (PRFC) proposés dans la littérature ne prennent pas en compte le confinement lié au chemisage de PRFC en combinaison avec celui des spirales d'acier. Ce projet de recherche était la suite du volet de contrôle non destructif d'une étude réalisée en 2012 qui comprenait un volet expérimental [Carvalho, 2012] et un volet numérique [Jean, 2012]. L'objectif principal était de compléter l'étude du comportement des poteaux en BA renforcés de PRFC soumis à un chargement cyclique avec les données acoustiques recueillies par St-Martin [2014]. Plus précisément, les objectifs spécifiques étaient de déterminer les états limites reliés aux niveaux de performance et de caractériser la signature acoustique de chaque état limite (p. ex. fissuration du béton, plastification de l'acier et rupture du PRFC). Une méthodologie d'analyse acoustique basée sur l'état de l'art de Behnia et al. [2014] a été utilisée pour quantifier la gravité, localiser et caractériser le type de dommages. Dans un premier temps, les données acoustiques provenant de poutres de 550 mm x 150 mm x 150 mm ont permis de caractériser la signature acoustique des états limites. Puis, des cinq spécimens d'essai construits en 2012, les données acoustiques de trois spécimens, soient des poteaux circulaires d'un diamètre de 305 mm et d'une hauteur de 2000 mm ont été utilisée pour déterminer les états limites. Lors de ces essais, les données acoustiques ont été recueillies avec 14 capteurs de résonances qui étaient reliés à un système multicanal et au logiciel AEwin SAMOS 5.23 de Physical Acoustics Corporation (PAC) [PAC, 2005] par St-Martin [2014]. Une analyse de la distribution des paramètres acoustiques (nbr. de comptes et énergie absolue) combiné à la localisation des événements et le regroupement statistique, communément appelé clustering, ont permis de déterminer les états limites et même, des signes précurseurs à l'atteinte de ces états limites (p. ex. l'initiation et la propagation des fissures, l'éclatement de l'enrobage, la fissuration parallèle aux fibres et l'éclatement du PRFC) qui sont rattachés aux niveaux de performances des poteaux conventionnels et confinés de PRFC. Cette étude a permis de caractériser la séquence d'endommagement d'un poteau en BA renforcé de PRFC tout en démontrant l'utilité de l'écoute acoustique pour évaluer l'endommagement interne des poteaux en temps réel. Ainsi, une meilleure connaissance des états limites est primordiale pour intégrer les PRFC dans la conception et la réhabilitation des ouvrages.

Modélisation et analyse d'une machine à absorption/compression hybride fonctionnant à partir de rejets thermiques basse température

Les applications de réfrigération sont aujourd’hui majoritairement réalisées par des machines à compression alimentées en électricité. Animées à partir d’une source chaude, l’utilisation de machines à absorption permet d’utiliser très peu d’électricité comparée à une machine à compression et d’utiliser des réfrigérants écologiques. Le faible coefficient de performance et le coût élevé de ces machines est compensé par l’utilisation de rejets thermiques industriels destinés à être rejeté dans l’environnement et donc considérés comme gratuits. Le but de cette étude est de modéliser une machine à absorption hybride, utilisant le couple de fluide eau et ammoniac, en y ajoutant un compresseur ou booster dans la zone haute pression du circuit et d’évaluer ses performances. Cette modification crée une pression intermédiaire au désorbeur permettant de diminuer la température des rejets thermiques exploitables. Une température de rejets réutilisable de 50°C, contre 80°C actuellement, ouvrirait alors la voie à de nouvelles sources communes d’énergie. Le logiciel ASPEN Plus de simulation des procédés a été choisi afin de modéliser en régime permanent le système. Le modèle est en partie validé par l’étude expérimentale d’une machine à absorption commerciale de 10kW pour des applications de climatisation. Cette machine est située au Laboratoire des Technologies de l’Énergie d’Hydro-Québec. Ensuite, une étude de design permet de montrer, à puissance de réfrigération constante, les impacts bénéfiques de la technologie hybride sur le rendement exergétique, mais également sur la taille globale des échangeurs nécessaires. La technologie hybride est alors analysée économiquement face à une machine à absorption chauffée au gaz pour montrer sa rentabilité.

Génération de patrons de conception et restructuration de code vers un patron de conception pour Java

(POO) est l’utilisation de patrons de conception (PC). Un PC est un arrangement caractéristique de classes permettant d’offrir une solution éprouvée, tout en obtenant un code réutilisable et compréhensible. Plusieurs PC sont définis, dont 24 par la GoF [12] et plusieurs autres sont apparus par la suite. Le concept de PC est abstrait ce qui peut amener différentes interprétations. Ces différences peuvent aussi causer une mauvaise implémentation qui peut réduire les avantages d’utiliser ce patron. Ce projet consiste à concevoir un outil facilitant l’utilisation des PC. L’outil Génération et Restructuration de Patrons de Conception(GRPC) permet la génération automatique du squelette d’un patron de conception ainsi que la restructuration d’un code en le transformant structure respectant un PC. La génération et la restructuration automatique permettent d’obtenir un code uniforme et de qualité tout en respectant le patron de conception. La compréhension et la maintenance du code sont ainsi améliorées. GRPC est module d’extension pour l’environnement de développement Eclipse écrit en Java. Le code est conçu pour être facilement compréhensible et extensible. Les deux principaux objectifs de GRPC sont de restructurer (refactoring) une section de code vers l’architecture d’un patron de conception et de générer des squelettes de patrons de conception. Une interface graphique permet de guider l’utilisateur et d’aller chercher toutes les informations importantes pour le fonctionnement du logiciel. Elle permet aussi de configurer les éléments du patron de conception. Pour s’assurer de la possibilité d’effectuer une restructuration, chaque patron est associé avec une ou plusieurs règles qui analysent le code pour détecter la présence d’une structure particulière. Des procédures aident les développeurs à ajouter de nouveaux PC dans GRPC. GRPC fournit des fonctionnalités permettant d’implémenter quelques patrons de conception de la POO définis dans le livre Design Patterns : Elements of Reusable Object-Oriented Software.

Amélioration de la technique des anneaux piézoélectriques (P-RAT) à l'aide des simulations 3D

La vitesse des ondes de cisaillement est généralement mesurée en laboratoire en utilisant des éléments piézoélectriques comme les bender elements (BE). Cependant, ces techniques présentent certains problèmes au niveau de l’émission à la fois des ondes primaires et de cisaillement, les effets de champ proche, les effets de bords, et l’incertitude au niveau de l’interprétation du signal. Une nouvelle technique, baptisée technique des anneaux piézoélectriques (P-RAT) a été développée dans le laboratoire géotechnique de l'Université de Sherbrooke afin de minimiser / éliminer les difficultés associées aux autres techniques, en particulier, la pénétration des échantillons, obligatoire pour la technique BE. Cette étude présente une description de la technique P-RAT ainsi que les résultats des simulations numériques réalisées avec le code informatique COMSOL afin d'étudier l'interaction entre les composantes du P-RAT et l'échantillon testé (sol ou solide). L’étude démontre l’efficacité du concept de la méthode P-RAT et présente des modifications pour améliorer la fiabilité et la performance de la méthode P-RAT afin d’étendre son applicabilité dans le domaine du génie civil. L’implémentation de la dernière génération de P-RAT dans une cellule triaxiale et une autre œdométrique était l’aboutissement de cette étude.

Conception d’un simulateur de conduite pour véhicule Spyder

Le Spyder conçu par BRP est un véhicule complexe, original et peu connu du grand public à travers le monde. Par conséquent, on souhaite développer un outil facile d’accès pour la découverte, la formation au pilotage et l’aide à la conception du roadster. Le sujet de ce projet de maîtrise est le développement du modèle dynamique du véhicule et l’intégration à une plateforme de simulation existante. Pour y parvenir, on élabore un modèle réaliste du véhicule sous deux versions, sport et tourisme. Après avoir recherché les différents paramètres et caractéristiques du véhicule, on se concentre d’abord sur un modèle simple puis sur un modèle plus complexe comportant différents modules, comme la motorisation et les aides à la conduite. En vue de valider le modèle, on utilisera les résultats de tests et des mesures expérimentales. Après validation, le modèle doit être intégré à la nouvelle plateforme de simulation. Le logiciel, développé en langage C++, est élaboré à partir de la plateforme de base. Des modèles 3D détaillés du Spyder offrent un rendu graphique réaliste pour une meilleure immersion. Le modèle est capable de répondre en temps réel et de manière réaliste et précise sous le contrôle de l’utilisateur. On a donc un outil polyvalent à objectifs multiples : faire connaître le véhicule, aider l’ingénieur dans l’étude du véhicule et former les futurs pilotes de manière plus efficace et moins coûteuse. L’outil de simulation peut être également un moyen d’évaluer facilement des paramètres dont l’appréciation est subjective comme la signature sonore du véhicule.

Amélioration des propriétés pharmacocinétiques de peptides par différentes alkylations N-terminales

Modélisations moléculaires réalisés avec le logiciel HyperChem 8.

La rivière Seudre : intégration des données relatives au bassin versant de la Seudre dans un système d'information géographique

La préparation du S.A.G.E. Seudre se poursuit. Il doit permettre dans un premier temps d'informer, de communiquer, de faire un état des lieux de l'existant concernant les aspects environnementaux et socio-économique, la gestion de l'eau, de sa qualité ou d'autres points. L'IFREMER, qui a récemment acquis un logiciel de système d'information géographique l'a exploité pour réaliser un «début d'atlas» sur la Seudre. Cet atlas est donc mis à disposition des utilisateurs potentiels par l'IFREMER, comme base de réflexion. Un stage de D.E.S.S. a été proposé à l'Université de Montpellier, qui forme des étudiants en aménagement du littoral. C'était une bonne occasion de confier cette pré-étude de S.A.G.E. Seudre à une stagiaire qui connaissait déjà la Seudre pour avoir fait un stage de maîtrise au laboratoire Environnement Littoral de l'IFREMER à La Tremblade et, de surcroît, dont le nom évoque la déesse de la SAGEsse.