Automatic Structure Generation using Genetic Programming and Fractal Geometry

Three dimensional model design is a well-known and studied field, with numerous real-world applications. However, the manual construction of these models can often be time-consuming to the average user, despite the advantages o ffered through computational advances. This thesis presents an approach to the design of 3D structures using evolutionary computation and L-systems, which involves the automated production of such designs using a strict set of fitness functions. These functions focus on the geometric properties of the models produced, as well as their quantifiable aesthetic value - a topic which has not been widely investigated with respect to 3D models. New extensions to existing aesthetic measures are discussed and implemented in the presented system in order to produce designs which are visually pleasing. The system itself facilitates the construction of models requiring minimal user initialization and no user-based feedback throughout the evolutionary cycle. The genetic programming evolved models are shown to satisfy multiple criteria, conveying a relationship between their assigned aesthetic value and their perceived aesthetic value. Exploration into the applicability and e ffectiveness of a multi-objective approach to the problem is also presented, with a focus on both performance and visual results. Although subjective, these results o er insight into future applications and study in the fi eld of computational aesthetics and automated structure design.

Locating home : the diverse experiences of recent newcomer youth and first generation youth within Ontario's education system

This study has found that youth who or whose parents had left their home country for fear-based reasons were less involved within their school and wider community than youth who left or whose parents left for reasons concerning their social mobility. Many existing studies focus on the challenges newcomer youth experience within the education system (see Anisef, Brown, Phythian, & Sweet, 2010), however through the use of qualitative methodologies this study expanded on the current literature by further examining why it is some youth are successful in overcoming such challenges, while others are not. This study supported what has been demonstrated in the literature regarding challenges faced by newcomer youth and resources to address such challenges. Despite challenges experienced within the education system, youth planned to complete secondary school and attend a postsecondary institution. However, not all youth anticipated remaining in Canada upon completion of their education, with youth or youth whose parents left their home country for fear-based reasons frequently discussing the possibility of returning to their or their parents' home country. Thus, perhaps these youth were less involved within their school, as their goal was not necessarily to establish or maintain connections within their community as they may have viewed residing in Canada as temporary. This finding has important implications, as there are benefits to involvement in extracurricular activities, which may assist youth in overcoming challenges encountered within the education system. Therefore, it would seem that youth who had or whose parents had left their home country for reasons concerning their social mobility may have be at an advantage within the education system with respect to their involvement in school. Perhaps then this differential involvement may at least partially explain why it is some newcomer youth are able to overcome challenges they experience in the education system, while others are not. Both policy and theoretical implications are discussed.

Experiences with cultural capital in education : exploring the educational life stories of first-generation postsecondary students

This study used a life history research design to explore first-generation university students' educational life stories and experiences with cultural capital. The project sought to examine how 3 first-generation university students experience cultural capital that is privileged in Ontario's education system and how the interactions between capital acquired through experiences within the home and school and capital privileged by the education system affect these students' educational experiences and perceptions. Using Pierre Bourdieu's (1984; 1986) theory of cultural capital as a framework, 3 firstgeneration, first-year university students participated in two 1- to 2-hour interviews. A focus on each participant's experiences with culture, capital, and education revealed themes corresponding to navigating, utilizing, and confronting familial, institutional, economic, and embodied forms of cultural capital. The study highlights the importance of recognizing how cultural capital influences the education system and how firstgeneration students can recreate normative pathways and achieve academic success despite challenges posed by the cultural capital privileged within the education system. Given cultural capital's effect on academic success, understanding first-generation students' educational life stories sheds light on the complex challenges facing students who confront and deal with privileged culture in the education system.

Explorações educacionais (educational explorations) : schooling experiences of second-generation Portuguese Canadian students

This study explores the stories and experiences of second-generation Portuguese Canadian secondary school students in Southern Ontario, Canada. The purpose of this research was to understand the educational experiences of students, specifically the successes, challenges, and struggles that the participants faced within the education system. Questions were also asked about identity issues and how participants perceived their identities influencing their educational experiences. Six Portuguese Canadian students in grades 9 to 11 were interviewed twice. The interviews ranged from 45 minutes to 90 minutes in length. Data analysis of qualitative, open-ended interviews, research journals, field notes and curricular documents yielded understandings about the participants' experiences and challenges in the education system. Eight themes emerged from data that explored the realities of everyday life for second-generatiop Portuguese Canadian students. These themes include: influences of part-time work on schooling, parental involvement, the teacher is key, challenges and barriers, the importance of peers, Portuguese Canadian identity, lack of focus on identity in curricul:um content, and the dropout problem. Recommendations in this study include the need for more community-based programs to assist students. Furthermore, teachers are encouraged to utilize strategies and curriculum resources that engage learners and integrate their histories and identities. Educators are encouraged to question power dynamics both inside and outside the school system. There is also a need for further research with Portuguese Canadian students who are struggling in the education system as well as an examination of the number of hours that students work.

Creating a Generation of Upstanders: Curriculum Resource to Help Ontario Educators Build Safe Schools

This project focuses on the bullying found in the 21st century elementary classrooms, more specifically in grades 4-8. These grades were found to have high levels of bullying because of major shifts in a student’s life that may place a student of this age at risk for problems with their peer relationships (Totura et al., 2009). Supporting the findings in the literature review, this handbook was created for Ontario grade 4-8 classroom teachers. The resource educates teachers on current knowledge of classroom bullying, and provides them with information and resources to share with their students so that they can create a culture of upstanders. Upstanders are students who stand up for the victims of bullying, and have the self-esteem and strategies to stand up to classroom bullies. These upstanders, with the support of their classroom teachers and their peers, will be a force strong enough to build the government-mandated Safe School environment.

Creating a Generation of Upstanders: Curriculum Resource to Help Ontario Educators Build Safe Schools

This project focuses on the bullying found in the 21st century elementary classrooms, more specifically in grades 4-8. These grades were found to have high levels of bullying because of major shifts in a student’s life that may place a student of this age at risk for problems with their peer relationships (Totura et al., 2009). Supporting the findings in the literature review, this handbook was created for an Ontario grade 4-8 classroom teachers. The resource educates teachers on current knowledge of classroom bullying, and provides them with information and resources to share with their students so that they can create a culture of upstanders. Upstanders are students who stand up for the victims of bullying, and have the self-esteem and strategies to stand up to classroom bullies. These upstanders, with the support of their classroom teachers and their peers, will be a force strong enough to build the government-mandated Safe School environment.

Towards Equitable Access to Postsecondary Education: Learning From the Voices of First Generation Students

This qualitative, phenomenological study investigated first generation students’ perceptions of the challenges they experienced in the process of accessing higher education and the type of school-based support that was received. Particular emphasis was placed on the impact of parental education level on access to postsecondary education (PSE) and how differences in support at the primary and secondary levels of schooling influenced access. Purposeful, homogenous sampling was used to select 6 first generation students attending a postsecondary institution located in Ontario. Analysis of the data revealed that several interrelated factors impact first generation students’ access to postsecondary education. These include familial experiences and expectations, school streaming practices, secondary school teachers’ and guidance counselors’ representations of postsecondary education, and the nature of school-based support that participants received. The implications for theory, research, and practice are discussed and recommendations for enhancing school-based support to ensure equitable access to postsecondary education for first generation students are provided.

Educational Attainment of Second-Generation Immigrants in Belgium: an Estimation of the Assimilation Degree of Immigrants Based on Cross Section Analysis.

Rapport de recherche

Numerical modelling of the impact of climate change on the morphology of Saint-Lawrence tributaries

Cette thèse examine les impacts sur la morphologie des tributaires du fleuve Saint-Laurent des changements dans leur débit et leur niveau de base engendrés par les changements climatiques prévus pour la période 2010–2099. Les tributaires sélectionnés (rivières Batiscan, Richelieu, Saint-Maurice, Saint-François et Yamachiche) ont été choisis en raison de leurs différences de taille, de débit et de contexte morphologique. Non seulement ces tributaires subissent-ils un régime hydrologique modifié en raison des changements climatiques, mais leur niveau de base (niveau d’eau du fleuve Saint-Laurent) sera aussi affecté. Le modèle morphodynamique en une dimension (1D) SEDROUT, à l’origine développé pour des rivières graveleuses en mode d’aggradation, a été adapté pour le contexte spécifique des tributaires des basses-terres du Saint-Laurent afin de simuler des rivières sablonneuses avec un débit quotidien variable et des fluctuations du niveau d’eau à l’aval. Un module pour simuler le partage des sédiments autour d’îles a aussi été ajouté au modèle. Le modèle ainsi amélioré (SEDROUT4-M), qui a été testé à l’aide de simulations à petite échelle et avec les conditions actuelles d’écoulement et de transport de sédiments dans quatre tributaires du fleuve Saint-Laurent, peut maintenant simuler une gamme de problèmes morphodynamiques de rivières. Les changements d’élévation du lit et d’apport en sédiments au fleuve Saint-Laurent pour la période 2010–2099 ont été simulés avec SEDROUT4-M pour les rivières Batiscan, Richelieu et Saint-François pour toutes les combinaisons de sept régimes hydrologiques (conditions actuelles et celles prédites par trois modèles de climat globaux (MCG) et deux scénarios de gaz à effet de serre) et de trois scénarios de changements du niveau de base du fleuve Saint-Laurent (aucun changement, baisse graduelle, baisse abrupte). Les impacts sur l’apport de sédiments et l’élévation du lit diffèrent entre les MCG et semblent reliés au statut des cours d’eau (selon qu’ils soient en état d’aggradation, de dégradation ou d’équilibre), ce qui illustre l’importance d’examiner plusieurs rivières avec différents modèles climatiques afin d’établir des tendances dans les effets des changements climatiques. Malgré le fait que le débit journalier moyen et le débit annuel moyen demeurent près de leur valeur actuelle dans les trois scénarios de MCG, des changements importants dans les taux de transport de sédiments simulés pour chaque tributaire sont observés. Ceci est dû à l’impact important de fortes crues plus fréquentes dans un climat futur de même qu’à l’arrivée plus hâtive de la crue printanière, ce qui résulte en une variabilité accrue dans les taux de transport en charge de fond. Certaines complications avec l’approche de modélisation en 1D pour représenter la géométrie complexe des rivières Saint-Maurice et Saint-François suggèrent qu’une approche bi-dimensionnelle (2D) devrait être sérieusement considérée afin de simuler de façon plus exacte la répartition des débits aux bifurcations autour des îles. La rivière Saint-François est utilisée comme étude de cas pour le modèle 2D H2D2, qui performe bien d’un point de vue hydraulique, mais qui requiert des ajustements pour être en mesure de pleinement simuler les ajustements morphologiques des cours d’eau.

Le diabète maternel influence la morphogenèse rénale et la programmation périnatale

Le diabète maternel est un facteur de risque majeur pour le développement de malformations congénitales. Dans le syndrome de l’embryopathie diabétique, l’exposition prolongée du fœtus à de hautes concentrations ambientes de glucose induit des dommages qui peuvent affecter plusieurs organes, dont les reins. Les malformations rénales sont la cause de près de 40 pourcent des cas d’insuffisance rénale infantile. L’hyperglycémie constitue un environnement utérin adverse qui nuit à la néphrogenèse et peut causer l’agenèse, la dysplasie (aplasie) ou l’hypoplasie rénale. Les mécanismes moléculaires par lesquels les hautes concentrations ambientes de glucose mènent à la dysmorphogenèse et aux malformations demeurent toutefois mal définis. Le diabète maternel prédispose aussi la progéniture au développement d’autres problèmes à l’âge adulte, tels l’hypertension, l’obésité et le diabète de type 2. Ce phénomène appelé ‘programmation périnatale’ a suscité l’intérêt au cours des dernières décennies, mais les mécanismes responsables demeurent mal compris. Mes études doctorales visaient à élucider les mécanismes moléculaires par lesquels le diabète maternel ou un environnement in utero hyperglycémique affecte la néphrogenèse et programme par la suite la progéniture a développer de l’hypertension par des observations in vitro, ex vivo et in vivo. Nous avons utilisé les cellules MK4, des cellules embryonnaires du mésenchyme métanéphrique de souris, pour nos études in vitro et deux lignées de souris transgéniques (Tg) pour nos études ex vivo et in vivo, soient les souris HoxB7-GFP-Tg et Nephrin-CFP-Tg. Les souris HoxB7-GFP-Tg expriment la protéine fluorescente verte (GFP) dans le bourgeon urétérique (UB), sous le contrôle du promoteur HoxB7. Les souris Nephrin-CFP expriment la protéine fluorescente cyan (CFP) dans les glomérules, sous le contrôle du promoteur nephrin spécifique aux podocytes. Nos études in vitro visaient à déterminer si les hautes concentrations de glucose modulent l’expression du gène Pax2 dans les cellules MK4. Les cellules MK4 ont été traitées pendant 24h avec du milieu contenant soit 5mM D-glucose et 20mM D-mannitol ou 25mM D-glucose et avec ou sans antioxydants ou inhibiteurs de p38 MAPK, p44/42 MAPK, PKC et NF-kB. Nos résultats ont démontré que le D-glucose élevé (25mM) augmente la génération des espèces réactives de l’oxygène (ROS) dans les cellules MK4 et induit spécifiquement l’expression du gène Pax2. Des analogues du glucose tels le D-mannitol, L-glucose ou le 2-Deoxy-D-glucose n’induisent pas cette augmentation dans les cellules MK4. La stimulation de l’expression du gène Pax2 par le D-glucose dans les cellules MK4 peut être bloquée par des inhibiteurs des ROS et de NF-kB, mais pas par des inhibiteurs de p38 MAPK, p44/42 MAPK ou PKC. Ces résultats indiquent que la stimulation de l’expression du gène Pax2 par les concentrations élevées de glucose est due, au moins en partie, à la génération des ROS et l’activation de la voie de signalisation NF-kB, et non pas via les voies PKC, p38 MAPK et p44/42 MAPK. Nos études ex vivo s’intéressaient aux effets d’un milieu hyperglycémique sur la morphogenèse de la ramification du bourgeon urétérique (UB). Des explants de reins embryonnaires (E12 à E18) ont été prélevés par micro-dissection de femelles HoxB7-GFP gestantes. Les explants ont ensuite été cultivés dans un milieu contenant soit 5mM D-glucose et 20mM D-mannitol ou 25mM D-glucose et avec ou sans antioxydants, catalase ou inhibiteur de PI3K/AKT pour diverses durées. Nos résultats ont démontré que le D-glucose stimule la ramification du UB de manière spécifique, et ce via l’expression du gène Pax2. Cette augmentation de la ramification et de l’expression du gène Pax2 peut être bloquée par des inhibiteurs des ROS et de PI3K/AKT. Ces études ont démontré que les hautes concentrations de glucose altèrent la morphogenèse de la ramification du UB via l’expression de Pax2. L’effet stimulant du glucose semble s’effectuer via la génération des ROS et l’activation de la voie de signalisation Akt. Nos études in vivo visaient à déterminer le rôle fondamental du diabète maternel sur les défauts de morphogenèse rénale chez la progéniture. Dans notre modèle animal, le diabète maternel est induit par le streptozotocin (STZ) chez des femelles HoxB7-GFP gestantes (E13). Les souriceaux ont été étudiés à différents âges (naissants et âgés de une, deux ou trois semaines). Nous avons examiné leurs morphologie rénale, nombre de néphrons, expression génique et les événements apoptotiques lors de cette étude à court terme. La progéniture des mères diabétiques avait un plus faible poids, taille et poids des reins, et possédait des glomérules plus petits et moins de néphrons par rapport à la progéniture des mères contrôles. La dysmorphogenèse rénale observée est peut-être causée par l’augmentation de l’apoptose des cellules dans la région du glomérule. Nos résultats ont montré que les souriceaux nés de mères diabétiques possèdent plus de podocytes apoptotiques et plus de marquage contre la caspase-3 active dans leurs tubules rénaux que la progéniture des mères contrôles. Les souriceaux des mères diabétiques montrent une augmentation de l’expression des composants du système rénine angiotensine (RAS) intrarénal comme l’angiotensinogène et la rénine, ainsi qu’une augmentation des isoformes p50 et p65 de NF-kB. Ces résultats indiquent que le diabète maternel active le RAS intrarénal et induit l’apoptose des glomérules, menant à une altération de la morphogenèse rénale de la progéniture. En conclusion, nos études ont permis de démontrer que le glucose élevé ou l’environnement in utero diabétique altère la morphogenèse du UB, qui résulte en un retard dans la néphrogenèse et produit des reins plus petits. Cet effet est dû, au moins en partie, à la génération des ROS, à l’activation du RAS intrarénal et à la voie NF-kB. Nos études futures se concentreront sur les mécanismes par lesquels le diabète maternel induit la programmation périnatale de l’hypertension chez la progéniture adulte. Cette étude à long terme porte sur trois types de progénitures : adultes nés de mères contrôles, diabétiques ou diabétiques traitées avec insuline pendant la gestation. Nous observerons la pression systolique, la morphologie rénale et l’expression de divers gènes et protéines. Nous voulons de plus déterminer si la présence d’un système antioxydant (catalase) peut protéger la progéniture des effets néfastes des ROS causés par l’environnement in utero hyperglycémique. Les souris Catalase-Tg expriment la catalase spécifiquement dans les tubules proximaux et nous permettrons d’explorer notre hypothèse sur le rôle des ROS dans notre modèle expérimental de diabète maternel.

Novel approaches to the synthesis and treatment of cathode materials for lithium-ion batteries

Nous avons mis au point une approche novatrice pour la synthèse d’un matériau de cathode pour les piles lithium-ion basée sur la décomposition thermique de l’urée. Les hydroxydes de métal mixte (NixMnxCo(1-2x)(OH)2) ont été préparés (x = 0.00 à 0.50) et subséquemment utilisés comme précurseurs à la préparation de l’oxyde de métal mixte (LiNixMnxCo(1-2x)O2). Ces matériaux, ainsi que le phosphate de fer lithié (LiFePO4), sont pressentis comme matériaux de cathode commerciaux pour la prochaine génération de piles lithium-ion. Nous avons également développé un nouveau traitement post-synthèse afin d’améliorer la morphologie des hydroxydes. L’originalité de l’approche basée sur la décomposition thermique de l’urée réside dans l’utilisation inédite des hydroxydes comme précurseurs à la préparation d’oxydes de lithium mixtes par l’intermédiaire d’une technique de précipitation uniforme. De plus, nous proposons de nouvelles techniques de traitement s’adressant aux méthodes de synthèses traditionnelles. Les résultats obtenus par ces deux méthodes sont résumés dans deux articles soumis à des revues scientifiques. Tous les matériaux produits lors de cette recherche ont été analysés par diffraction des rayons X (DRX), microscope électronique à balayage (MEB), analyse thermique gravimétrique (ATG) et ont été caractérisés électrochimiquement. La performance électrochimique (nombre de cycles vs capacité) des matériaux de cathode a été conduite en mode galvanostatique.

La morphologie du pluriel nominal du persan d’après la théorie Whole Word Morphology

Ce mémoire présente une étude de la morphologie de ce qui est généralement appelé le pluriel nominal du persan (parler de Téhéran) dans le cadre d’une théorie de la morphologie basée sur le mot : Whole Word Morphology, développée par Ford et Singh (1991). Ce modèle lexicaliste adopte une position plus forte que les modèles proposés par Aronoff (1976) et Anderson (1992) en n’admettant aucune opération morphologique sur des unités plus petites que le mot. Selon cette théorie, une description morphologique consiste en l’énumération des Stratégies de Formation de Mots (SFM), licencées chacunes par au moins deux paires de mots ayant la même covariation formelle et sémantique. Tous les SFM suit le même schéma. Nous avons répertorié 49 SFM regroupant les pluriels et les collectifs. Nous constatons qu’il est difficile de saisir le pluriel nominal du persan en tant que catégorie syntaxique et que les différentes « marques du pluriel » présentées dans la littérature ne constituent pas un ensemble homogène : elles partagent toutes un sens de pluralité qui cependant varie d’une interprétation référentielle à une interprétation collective non-référentielle. Cette étude vise la déscription de la compétence morphologique, ce qui ne dépend d’aucune considération extralinguistique. Nous argumentons notamment contre la dichotomie arabe/persan généralement admise dans la littérature. Nous avons également fourni des explications quant à la production des pluriels doubles et avons discuté de la variation supposée du fait d’un choix multiple de « marques du pluriel ».

Decarboxylative Generation of Carbenes for the Synthesis of N-Heterocyclic Carbene Copper(I) Complexes - Applications in the Oxidative Coupling of 2-Naphthols

Le présent mémoire décrit la synthèse et l’utilité de complexes Cu-NHC. En premier lieu, la synthèse de complexes de cuivre porteurs de ligand(s) de type carbène-N-hétérocyclique (NHC) via une génération décarboxylative de carbènes sera présentée. En effet, de précédents rapports font état de l’utilisation de carboxylates d’imidazol(in)ium en tant que précurseurs carbéniques sous conditions thermolytiques. Ainsi, la présente étude montre l’utilisation de ces espèces zwitterioniques pour la synthèse de complexes de cuivre(I) mono- et bis-NHC comportant divers substituants et contre-ions. Une seconde partie du projet se concentrera sur l’évaluation de complexes Cu-NHC en tant que catalyseurs pour la synthèse de 2,2’-binaphtols via une réaction de couplage oxydatif de naphtols. L’objectif de ce projet de recherche est d’étudier les effets de variations structurales de différents complexes Cu-NHC afin de construire un processus catalytique plus efficace. Les effets de la structure du catalyseur sur la réaction de couplage ont été évalués en variant son contre-ion, le nombre de ligands NHC se coordonnant au cuivre, ainsi que la nature des substituants du ligand.

Effect of modeling methods on the body and head-neck-trunck moments of inertia calculations in individuals of different morphology

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal