An investigation of geological and geochemical characteristics of late-Quaternay sediments in the Georgian Bay Region, Southern Ontario

Core samples of postglacial sediments and sediment surface samples from Shepherd Lake on the Bruce Peninsula, Harts Lake on the Canadian Shield, and two cores from Georgian Bay (core P-l in the western deep part and core P-7 in the eastern shallow part) have been analyzed for pH, grain size distribution, water content, bulk density, loss on ignition at 4500C and 11000 C, major oxides (Si02 ,A1203,!FeO,MgO,CaO, Na20,K20,Ti02 ,MnO and P205) and trace elements (Ba,Zr,Sr,y,S, Zn,Cu,Ni,Ce and Rb). The sediment in Georgian Bay are generally fine grained (fine silt to very fine silty clay) and the grain size decreases from the Canadian Shield (core p-7) towards the Bruce Peninsula (core P-l) along the assumed direction of sediment transport. This trend coincides with a decrease in sorting coefficient and an increase in roundness. Other physical characteristics, such as water content, bulk density and loss on ignition are positively correlated with the composition of sediments and their compaction, as well as with the energy of the depositional environment. Analyses of sediment surface samples from Shepherd Lake and Harts Lake indicate the influence of bedrock and surficial deposits in the watershed on pH condition that is also influenced by the organic matter content and probably I ! I man's activities. Organic matter content increases significantly in the surface sediment in these small lakes as a result of either natural eutrophication or anthropogenic organic loading. The extremely high organic matter content in Shepherd Lake sediment indicates rapid natural eutrophication in this closed basin and high biological productivity during postglacial time, probably due to high nutrient levels and shallow depth. The chemical composition of the Canadian Shield bedrock is positively correlated with the chemical characteristics of predominantly inorganic lake sediments that were derived from the Shield rocks by glacial abrasion and by postglacial weathering and erosion of both bedrock and surficial deposits. High correlation coefficients were found between organic matter in lake sediments and major oxides (Si02,AI203,.~FeO, MgO,CaO,K20 and MnO) , as well as some trace elements (Ba,Y, S,Zn,Cu,Ni and Rb). The chemical composition of sediments in Harts Lake and core P-7 in Georgian Bay on the Canadian Shield differs from the chemistry of sediments in Shepherd Lake and core P-l in Georgian Bay on the Bruce Peninsula. The difference between cores P-l and P-7 is indicated by values of Si02 , AI203 ,:LFeo,Mgo,CaO,Ba,Zr,Sr,y and S, and also by the organic matter content. This study indicates that the processes of sediment transport, depositional environment, weathering of the rocks and surficial deposits in the watershed, as well as chemical composition of source rocks all affect the chemical characteristics of lake sediments. The stratigraphic changes and variations in lake sediment chemistry with regard to major oxides, trace elements, and organic matter content are probably related to the history of glacial and postglacial lake stages of the Georgian Bay Region and, therefore, the geochemical data can make a useful contribution to a better understanding of the Late-Quaternary history of the Great Lakes.

Sedimentology and micromorphology of drumlin sediments at Chimney Bluffs State Park, New York, United States of America

The drumlin sediments at Chimney Bluffs, New York appear to represent a block-inmatrix style glacial melange. This melange comprises sand stringers, lenses and intraclasts juxtaposed in an apparently massive diamicton. Thin section examination of these glacigenic deposits has revealed microstructures indicative of autokinetic subglacial defonnation which are consistent with a deformable bed origin for the diamicton. These features include banding and. necking of matrix grains, oriented plasma fabrics and the formation of pressure shadows at the long axis ends of elongate clasts. Preservation of primary stratification within the sand intraclasts appears to suggest that these features were pre-existing up-ice deposits that were frozen, entrained, then deposited as part of a defonning till layer beneath an advancing ice sheet. Multi-directional micro-shearing within the sand blocks is thought to reflect the frozen nature of the sand units in such a high strain environment. It is also contended that dewatering of the sediment pile leading to the eventual immobilisation of the defonning till layer was responsible for opening sub-horizontal fissures within the diamicton. These features were subsequently infilled with mass flow poorly sorted sands and silts which were subjected to ductile defonnation during the waning stages of an actively deforming till layer. Microstructures indicative of the dewatering processes in the sand units include patches of fine-grained particles within a coarser-grained matrix and the presence of concentrated zones of translocated clays. However, these units were probably confined within an impermeable diamicton casing that prevented massive pore water influxes from the deforming till layer~ Hence, these microstructures probably reflect localised dewatering of the sand intraclasts. A layered subglacial shear zone model is proposed for the various features exhibited by the drumlin sediments. The complexity of these structures is explained in terms of ii superposing deformation styles in response to changing pore water pressures. Constructional glaciotectonics, as implied by the occurrence of sub-horizontal fissuring, is suggested as the mechanism for the stacking of the sand intraclast units within the diamicton. The usefulness of micromorphology in complimenting the traditional sedimentology of glacigenic deposits is emphasised by the current study. An otherwise massive diamicton was shown to contain microstructures indicative of the very high strain rates expected in a complexly deforming till layer. . It is quite obvious from this investigation that the classification of diamictons needs to be re-examined for evidence of microstructures that could lead to the re-interpretation of diamicton forming processes. RESUME Le pacquet de sediments drumlinaire de Chimney Bluffs, New York, represent un "bloc-en-matrice" genre de melange glaciale. Des structures microscopique comprennent l'evidence pour la defonnation intrinseque attribuee a l'origine lit non resistant du drumlin. PreselVation des structures primaires au coeur des blocs arenaces suggere que ceux sont des depots preexistant qui furent geles, entraines et par la suite sedimentes au milieu d'une couche de debris sous-glaciaires en voie de deformation. Des failles microscopiques a l'interieur des blocs arenaces appuient aussi l'idee d'un bloc cohesif (c'est-a-dire gele) au centre d'un till non resistant. Des implications significatives s'emergent de cette etude pour les conditions sous-glaciaire et les processus de la formation des drumlin.

Sedimentology of the Sixteen Mile Creek Lagoon, Niagara Peninsula, Ontario, Canada

The effec s of relative water level changes in Lake Ontario were detected in the ysical, chemical and biological characteristics of the sediments of the Fifteen, Sixteen and Twenty Mile Creek lagoonal complexes. Regional environmental changes have occurred resulting in the following sequence of sediments in the three lagoons and marsh. From the base up they are; (I) Till,(2) Pink Clay, (3) Bottom Sand, (4) Gyttja, (5) Orange Sandy Silt, (6) Brown Clay and (7) Gray Clay. The till was only encountered in the marsh and channel; however, it is presumed to occur throughout the entire area. The presence of diatoms and sponge spicules, the vertical and ongitudinal uniformity of the sediment and the stratigr ic position of the Pink Clay indicate that it has a glacial or post-glacial lacustrine origin. Overl ng the Pink Clay or Till is a clayey, silty sand to gravel. The downstream fining and unsorted nature of this material indicate that it has a fluvial/deltaic origin. Water levels began rising in the lagoon 3,250 years ago resulting in the deposition of the Gyttja, a brown, organic-rich silty clay probably deposited in a shallow, stagnant environment as shown by the presence of pyrite in the organic material and relatively high proportions of benthic diatoms and grass pollen. Increase in the rate of deposition of the Gyttja on Twenty Mile Creek and a decrease in the same unit on Sixteen Mile Creek is possibly the result of a capture of the Sixteen Mile Creek by the Twenty Mile Creek. The rise in lake level responsible for the onset and transgression of this III unit may have been produced by isostatic rebound; however, the deposition also corresponds closely to a drop in the level of Lake Huron and increased flow through the lower lakes. The o ange Sandy Silt, present only in the marsh, appears to be a buried soil horizon as shown by oxidized roots, and may be the upland equivalant to the Gyttja. Additional deepening resulted in the deposition of Brown Clay, a unit which only occurs at the lakeward end of the three lagoons. The decrease in grass pollen and the relatively high proportion of pelagic diatoms are evidence for this. The deepening may be the result of isostatic rebound; however, the onset of its deposition at 1640 years B.P. is synchronous in the three lagoons and corresponds to the end of the subAtlantic climatic episode. The effects of the climatic change in southern Ontario is uncertain. Average deposition rates of the Brown Clay are similar to those in the upper Gyttja on Sixteen Mile Creek; however, Twenty Mile Creek shows lower rates of the Brown Clay than those in the upper Gyttja. The Gray Clay covers the present bottom of the three lagoons and also occurs in the marsh It is inter1aminated wi sand in the channels. Increases in the rates of deposi ion, high concentrations of Ca and Zn, an Ambrosia rise, and an increase in bioturbation possibly due to the activities of the carp, indicate th this unit is a recent deposit resulting from the activities of man.

The sedimentology of unconsolidated deltaic and aeolian sediments east of Dunnville, Ontario /

Surficial sediments east of Dunnville, Ontario representing a limited deltaic/lacustrine/aeolian system are investigated with the aim of defining and interpreting their geological history by means of exarrrrning their sedimentology and interrelationships. The Folk and \oJard grain size statistics of samples fran the area were calculated. These sample parameters were e1en plotted on maps to detennine regional patterns. The strongest pattern observed was one of distinct fining to the east, away fran the sand source. Aeolian deposits were fourrl to be better sorted than the surrcunding sediments. The grain size parameter values were also plotted on bivariate graphs in an attempt to separate the samples according to depositional environment. This exercise met with little success, as rrost of the sediments sampled in the area have similar grain size parameters. This is believed to be because the sediment sources for the different environments (delta, distal delta, aeolian dune) are intimately related, to the point that nnst dunes appear to have been sourcErl fran immediately local sediments. It is FOstulated that in such a srrall sedimentological sub-system, sediments were not involved in active transport for a length of time sufficient for the rraterial to cane to equilibritnn with its transporting medium. Thus, fe..v distinctive patterns of parameters were developed that would enable one to differentiate between various environments of neposition. The i.rnTaturity of rrany dune forms and the i.Imaturity of mineralogical composition of all deposits support the above hyt:XJthesis of limited transport time. Another hypothesis proposen is that eadh geologically or geographically distinct area or "sub-system" rray have its o,.m "signature" of grain size relationships as plotted on bivariate graphs. Thus, the emphasis, concerning graphs of this type, should not be placErl on attempting to nifferentiate between various environnents of deposition, hut raB1er on investigating the interrelationships between sanples am environments within that "sub-system". Through the course of this investigation, the existence of nelta plain distributary Channels in the thesis area is SUG0ested, and the mscovery of significantly mfferent sub-units within the TUnnville dune sediments is documented. It is inferred by reference to other authors interpretations of the glacial history of the area, that the tirre of effective aeolian acti vi ty in the Dunnville area was between 12,300 to 12,100 years R.p.

Vegetational history and geochronology of several sites in South Southwestern Ontario with discussion on mastodon extinction in Southern Ontario /

This study has three purposes: to establish a chronologically controlled vegetational history for a number of sites in south Southwestern Ontario; to utilize the resulting data to support and/or add to the current understanding of Quaternary geology and stratigraphy, and the glacial and postglacial history of the Great Lakes in south Southwestern Ontario; and to attempt to propose a possible explanation for the extinction of the mastodon in Southern Ontario. Palynological and geochronological analyses were conducted on material collected from eleven sites (east to west): Verbeke Mastodon Site, Woloshko Mastodon Site, Walker Pond II, Pond Mills I, Lake Hunger Bog, Bouckaert Site. Mabee Site, Cornell Bog. Colles Lake I, Folden Mastodon Site and Forest Pond. Individual geochronologically controlled (where possible) vegetational histories were reconstructed for each of the sites investigated. The results of the individual studies, when considered in overview. indicated the existance of an established closed boreal forest throughout south Southwestern Ontario by 10,000 years B.P. This evidence for a significant climatic change coincident throughout south Southwestern Ontario supports the proposed age of 10,000 years B.P. for the Pleistocene/Holocene Boundary (Terasmae, 1972). Remnant patches of 'open spruce parkland' persisted in small local 'wet' areas. It was in these areas that the mastodon was restricted during early Holocene time. With continued encroachment by the surrounding boreal forest, possibly speeded up by this browser's destructive feeding habits, the spruce enclaves shrank and the mastodon became extinct in south Southwestern Ontario. The results of this thesis basically support Dreimanis' (1967, 1968) proposed 'Environmental-Climatic' theory for mastodon extinction. It is suggested that increased dryness during the present interglacial compared to the climate of earlier interglacials may be the key to unravelling the problem of mastodon extinction in eastern North America.

Dinocyst biochronology and palynofacies : inferred systems tract character of Miocene sequences from New Jersey mid-Atlantic transect (ODP legs 174A and 174AX) /

One of the main objectives of the mid-Atlantic transect is to improve dating resolution of sequences and unconfonnity surfaces. Dinoflagellate cysts from two Ocean Drilling Program boreholes, the onshore Leg 174AX Ocean View Site and Leg 174A continental shelf Site 1071, are used to provide age estimates for sequences and unconfonnities fonned on the New Jersey continental margin during the Miocene epoch. Despite the occasional lack of dinocysts in barren and oxidized sections, dinocyst biochronology still offers greater age control than that provided by other microfossils in marginal marine environments. An early Miocene to late Miocene chronology based on ages detennined for the two study sites is presented. In addition, .palynofacies are used to unravel the systems tract character of the Miocene sequences and provide insight into the effects of taphonomy and preservation of palynomorphs in marginal marine and shelf environments under different ~ea level conditions. More precise placement of maximum flooding surfaces is possible through the identification of condensed sections and palynofacies shifts can also reveal subaerially exposed sections and surfaces not apparent in seismic or lithological analyses. The problems with the application of the pollen record in the interpretation of Miocene climate are also discussed. Palynomorphs provide evidence for a second-order lowering of sea level during the Miocene, onto which higher order sea level fluctuations are super-imposed. Correlation of sequences and unconfonnities is attempted between onshore boreholes and from the onshore Ocean View borehole to offshore Site 1071.

Palynology and foraminiferal geochemistry of the Lower Pleistocene Olduvai Subchron (ca. 1.8 Ma) in DSDP Hole 603C, western North Atlantic

Marine palynology and benthic and planktonic foraminiferal geochemistry are combined to reveal long- and short-term (Milankovitch-scale) paleoceanographic changes across the upper half of the Olduvai Subchron (ca. 1.86--1.77 Ma, lower Pleistocene) in DSDP Hole 603C from the lower New Jersey continental rise. Planktonic foraminiferal Mg/Ca ratios reveal annual sea-surface temperatures between 14.5° and 25°C, whereas modern values vary between 16° and 20°e. Despite evidence of downslope transport in much of the studied interval, dinoflagellate cyst and acritarch assemblages appear to reflect fluctuating temperate to subtropical water masses. These assemblages comprise both neritic and oceanic species, and are marked by a transition upsection from warm conditions, dominated by Lingulodinium machaerophorum, Polysphaeridium zoharyi and Cymatiosphaera? invaginata, to cooler conditions dominated by Filisphaera filifera. Combining dinoflagellate cyst proxies with planktonic foraminiferal geochemistry allows downslope transport events to be recognized during glacial episodes, and events dominated by intensified bottom-water circulation during interglacial episodes. Sixtytwo in-situ dinoflagellate cyst and acritarch taxa were recorded including several not previously described.

CENTRAL NORTH ATLANTIC PALEOCEANOGRAPHY DURING THE MIDDLE PLEISTOCENE (ca. 726–603 ka): INSIGHTS FROM THE DINOFLAGELLATE CYST RECORD

Integrated Ocean Drilling Program (IODP) Site U1313, located at the northern boundary of the subtropical gyre in the central North Atlantic, lies within the southern part of the ice-rafted debris belt. Seventy-three palynological samples were studied from an uninterrupted interval ca. 726–603 ka (upper Marine Isotope Stage [MIS] 18 through lower MIS 15) to resolve conflicting paleoceanographic interpretations. Glacial stages were characterized by high productivity surface waters reflecting a southward shift of the Arctic Front. Sea surface salinities (SSSs) and sea surface temperatures (SSTs) were obtained by transfer functions using the Modern Analogue Technique. The lowest SSTs of 9ºC (±1.3) and 10ºC (±1.3) were recorded in glacial MIS 16 and MIS 18 respectively. However, these reconstructions are influenced by abundant heterotrophic taxa and may reflect elevated nutrient levels rather than lowered temperatures. Reworked palynomorphs uniquely indicate a Cretaceous as well as Paleozoic provenance for the first Heinrich-like events.

Ribbed moraines and subglacial geomorphological signatures of interior-sector palaeo-ice sheet dynamics

Transverse, subglacial bedforms (ribbed moraines) occur frequently in southern Keewatin, Nunavut, Canada, where they record a complex glacial history, including shifting centers of ice dispersal and fluctuating basal thermal regimes. Comprehensive mapping and quantitative morphometric analysis of the subglacial bedform archive in this sector reveals that ribbed moraines are spatially clustered by size and assume a broad range of visually distinct forms. Results suggest that end-member morphologies are consistent with a dichotomous polygenetic origin, and that a continuum of forms emerged through subsequent reshaping processes of variable intensity and duration. Translocation of mobile, immobile and quasi-mobile beds throughout the last glacial cycle conditioned the development of a subglacial deforming bed mosaic, and is likely responsible for the patchy zonation of palimpsest and inherited landscape signatures within this former core region of the Laurentide Ice Sheet. Comparison against field evidence collected from central Norway suggests that bedforming processes can be locally mediated by pre-existing topography.

The Bootstrap of Mean for Dependent Heterogeneous Arrays.

Presently, conditions ensuring the validity of bootstrap methods for the sample mean of (possibly heterogeneous) near epoch dependent (NED) functions of mixing processes are unknown. Here we establish the validity of the bootstrap in this context, extending the applicability of bootstrap methods to a class of processes broadly relevant for applications in economics and finance. Our results apply to two block bootstrap methods: the moving blocks bootstrap of Künsch ( 989) and Liu and Singh ( 992), and the stationary bootstrap of Politis and Romano ( 994). In particular, the consistency of the bootstrap variance estimator for the sample mean is shown to be robust against heteroskedasticity and dependence of unknown form. The first order asymptotic validity of the bootstrap approximation to the actual distribution of the sample mean is also established in this heterogeneous NED context.

Dynamique de l'aveu et de la dénonciation dans les récits du sida d'Hervé Guibert

RÉSUMÉ Les répercussions du sida sur la communauté intellectuelle préfiguraient un changement certain dans l’esthétique littéraire contemporaine. Le témoignage de l’expérience individuelle de l’écrivain, à cet instant de désarroi collectif et de répression sociale à l’égard de la communauté homosexuelle, cherchait à provoquer une reconfiguration de l’espace de l’aveu par la projection du sujet privé dans la sphère publique. Cette posture de mise à nu avait déjà vu le jour dans les écrits féministes des années 70, mais elle a subi dans les années 80 et 90 une transformation importante puisque c’est le sujet masculin qui s’est exposé par la médiation du corps dans le récit de la maladie à l’heure du sida. Les discours de l’intime tentaient de rapprocher les espaces social et littéraire tout en affirmant des formes définies par des éthiques et des esthétiques hétérogènes. La période d’écriture de la maladie, qui clôt l’oeuvre de Guibert, est caractérisée par l’ancrage du contexte social de l’épidémie du sida. Par conséquent, les trois récits qui la fondent, soit À l’ami qui ne m’a pas sauvé la vie (1990), Le protocole compassionnel (1991) et Cytomégalovirus (1992), constituent le triptyque sur lequel s’appuiera ma réflexion, auquel s’ajoute le journal tenu par Guibert depuis son adolescence jusqu’à sa mort, Le mausolée des amants (2001), qui a été publié dix ans après la disparition de l’auteur. Cette oeuvre s’inscrit en partie dans cette mouvance du témoignage de la maladie, qui prend place entre 1987 et 1991, période pendant laquelle l’écrivain sent sa vulnérabilité sur le plan de sa santé. Il est proposé d’étudier à travers ces écrits l’écriture de l’aveu et de la dénonciation, telle qu’elle est pensée chez Guibert. Il s’agira de réfléchir sur les stratégies et les fonctions du témoignage littéraire d’une telle expérience à travers la mise en récit du sujet. Une problématique traverse toutefois cette posture de mise en danger individuelle où la nécessité de se révéler est l’objet d’un non-consensus. Or, cette recherche d’intensité par l’aveu, qui repose sur la maladie, la sexualité et la mort, veut dépasser sa dimension apocalyptique en tentant d’inscrire l’oeuvre dans une éthique sociale. De ce fait, le dévoilement, sur le mode de la dénonciation, s’oriente sur la dimension collective en prenant à partie la société et la communauté.

Le sacrement du malheur chez Simone Weil

Pour Simone Weil, le malheur est « quelque chose de spécifique, irréductible à toute autre chose, comme les sons, dont rien ne peut donner aucune idée à un sourd-muet ». Il s’apparente à un sacrement, à un rite sacré susceptible de rapprocher l’homme du divin. Et si la pensée weilienne se révèle non-conformiste pour aborder la figure du malheur, c’est parce qu’elle ne se limite pas à une tradition unique, mais trouve écho tant dans la religion chrétienne et le Nouveau Testament que dans la philosophie grecque de l’antiquité – principalement le stoïcisme et le platonisme – et dans certains textes orientaux tels que la Bhagavad-Gîtâ et le Tao Te King. Par un singulier amalgame de ces influences, Weil donne naissance à une méthode spirituelle dont une des étapes fondamentales est le malheur, thème très fécond pour dénouer et affronter le dialogue entre spiritualité et contemporanéité. Parce que cette méthode ne peut pleinement être appréhendée que sur la frontière de l’athéisme et de la croyance religieuse, approfondir ses implications permet d’interroger les traces du sacré dans les civilisations occidentales. Retracer les étapes de son développement permet également de sonder le rapport qu’entretiennent les hommes avec le malheur, ainsi que de porter un regard sensible sur une époque où l’actualité fait souvent état des malheureux alors que le malheur d’autrui semble être une réalité à fuir.

Reconstitution paléo-écologique et contexte magnéto-stratigraphique de la forêt fossile de l'île Bylot (Nunavut)

Ce projet porte sur la reconstitution paléo-écologique d'un environnement forestier fossile retrouvé sur un plateau au sud-ouest de l'île Bylot. Il a comme objectifs 1) de préciser la chrono-stratigraphie du site; 2) d’établir une liste et une succession des différents taxons polliniques retrouvés dans les différentes unités stratigraphiques du site; 3) d’estimer leur âge et 4) d’en inférer des conditions climatiques (température et précipitations). Plusieurs coupes stratigraphiques ont été excavées puis échantillonnées afin de réaliser des analyses stratigraphiques, paléomagnétiques et polliniques. Un GPS différentiel fut également utilisé afin de caractériser à petite et grande échelle les unités stratigraphiques associées aux unités organiques fossiles. Les résultats des analyses granulométriques indiquent la séquence de dépôt suivante au sein d’une dépression dans la roche en place (schiste tertiaire) : 1) un diamicton glaciaire local ; 2) un sédiment limoneux d’origine glacio-lacustre ; 3) une unité organique tourbeuse; 4) une unité de type alluvial ; 5) un sédiment fluvio-glaciaire et 6) un diamicton glaciaire d’origine allochtone. Les analyses polliniques suggèrent une végétation similaire à celle présente près de la limite des arbres actuelle, environ 2000 km plus au sud. Les conditions climatiques plus humides et plus chaudes permettaient notamment la croissance du pin (Pinus type strobus et banksiana), de l’épinette (Picea cf. mariana), de l’aulne (type crispa et incana) et du mélèze (Larix, indifférencié). Enfin, les études paléomagnétiques et la présence d’espèces éteintes suggèrent un âge pour les dépôts organiques fossiles situé entre 2,14 et 2,15 Ma ou entre 2,581 et 3,040 Ma.

Détection et caractérisation de naines brunes et exoplanètes avec un filtre accordable pour applications dans l'espace

Cette thèse porte sur la capacité à détecter des compagnons de faible intensité en présence de bruit de tavelures dans le contexte de l’imagerie à haute gamme dynamique pour l’astronomie spatiale. On s’intéressera plus particulièrement à l’imagerie spectrale différentielle (ISD) obtenue en utilisant un étalon Fabry-Pérot comme filtre accordable. Les performances d’un tel filtre accordable sont présentées dans le cadre du Tunable Filter Imager (TFI), instrument conçu pour le télescope spatial James Webb (JWST). La capacité de l’étalon à supprimer les tavelures avec ISD est démontrée expérimentalement grâce à un prototype de l’étalon installé sur un banc de laboratoire. Les améliorations de contraste varient en fonction de la séparation, s’étendant d’un facteur 10 pour les séparations supérieures à 11 lambda/D jusqu’à un facteur 60 à 5 lambda/D. Ces résultats sont cohérents avec une étude théorique qui utilise un modèle basé sur la propagation de Fresnel pour montrer que les performances de suppression de tavelures sont limitées par le banc optique et non pas par l’étalon. De plus, il est démontré qu’un filtre accordable est une option séduisante pour l’imagerie à haute gamme dynamique combinée à la technique ISD. Une seconde étude basée sur la propagation de Fresnel de l’instrument TFI et du télescope, a permis de définir les performances de la technique ISD combinée avec un étalon pour l’astronomie spatiale. Les résultats prévoient une amélioration de contraste de l’ordre de 7 jusqu’à 100, selon la configuration de l’instrument. Une comparaison entre ISD et la soustraction par rotation a également été simulée. Enfin, la dernière partie de ce chapitre porte sur les performances de la technique ISD dans le cadre de l’instrument Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), conçu pour remplacer TFI comme module scientifique à bord du Fine Guidance Sensor du JWST. Cent quatre objets localisés vers la région centrale de la nébuleuse d’Orion ont été caractérisés grâce à un spectrographe multi-objet, de basse résolution et multi-bande (0.85-2.4 um). Cette étude a relevé 7 nouvelles naines brunes et 4 nouveaux candidats de masse planétaire. Ces objets sont utiles pour déterminer la fonction de masse initiale sous-stellaire et pour évaluer les modèles atmosphériques et évolutifs futurs des jeunes objets stellaires et sous-stellaires. Combinant les magnitudes en bande H mesurées et les valeurs d’extinction, les objets classifiés sont utilisés pour créer un diagramme de Hertzsprung-Russell de cet amas stellaire. En accord avec des études antérieures, nos résultats montrent qu’il existe une seule époque de formation d’étoiles qui a débuté il y a environ 1 million d’années. La fonction de masse initiale qui en dérive est en accord avec des études antérieures portant sur d’autres amas jeunes et sur le disque galactique.

Improving sampling, optimization and feature extraction in Boltzmann machines

L’apprentissage supervisé de réseaux hiérarchiques à grande échelle connaît présentement un succès fulgurant. Malgré cette effervescence, l’apprentissage non-supervisé représente toujours, selon plusieurs chercheurs, un élément clé de l’Intelligence Artificielle, où les agents doivent apprendre à partir d’un nombre potentiellement limité de données. Cette thèse s’inscrit dans cette pensée et aborde divers sujets de recherche liés au problème d’estimation de densité par l’entremise des machines de Boltzmann (BM), modèles graphiques probabilistes au coeur de l’apprentissage profond. Nos contributions touchent les domaines de l’échantillonnage, l’estimation de fonctions de partition, l’optimisation ainsi que l’apprentissage de représentations invariantes. Cette thèse débute par l’exposition d’un nouvel algorithme d'échantillonnage adaptatif, qui ajuste (de fa ̧con automatique) la température des chaînes de Markov sous simulation, afin de maintenir une vitesse de convergence élevée tout au long de l’apprentissage. Lorsqu’utilisé dans le contexte de l’apprentissage par maximum de vraisemblance stochastique (SML), notre algorithme engendre une robustesse accrue face à la sélection du taux d’apprentissage, ainsi qu’une meilleure vitesse de convergence. Nos résultats sont présent ́es dans le domaine des BMs, mais la méthode est générale et applicable à l’apprentissage de tout modèle probabiliste exploitant l’échantillonnage par chaînes de Markov. Tandis que le gradient du maximum de vraisemblance peut-être approximé par échantillonnage, l’évaluation de la log-vraisemblance nécessite un estimé de la fonction de partition. Contrairement aux approches traditionnelles qui considèrent un modèle donné comme une boîte noire, nous proposons plutôt d’exploiter la dynamique de l’apprentissage en estimant les changements successifs de log-partition encourus à chaque mise à jour des paramètres. Le problème d’estimation est reformulé comme un problème d’inférence similaire au filtre de Kalman, mais sur un graphe bi-dimensionnel, où les dimensions correspondent aux axes du temps et au paramètre de température. Sur le thème de l’optimisation, nous présentons également un algorithme permettant d’appliquer, de manière efficace, le gradient naturel à des machines de Boltzmann comportant des milliers d’unités. Jusqu’à présent, son adoption était limitée par son haut coût computationel ainsi que sa demande en mémoire. Notre algorithme, Metric-Free Natural Gradient (MFNG), permet d’éviter le calcul explicite de la matrice d’information de Fisher (et son inverse) en exploitant un solveur linéaire combiné à un produit matrice-vecteur efficace. L’algorithme est prometteur: en terme du nombre d’évaluations de fonctions, MFNG converge plus rapidement que SML. Son implémentation demeure malheureusement inefficace en temps de calcul. Ces travaux explorent également les mécanismes sous-jacents à l’apprentissage de représentations invariantes. À cette fin, nous utilisons la famille de machines de Boltzmann restreintes “spike & slab” (ssRBM), que nous modifions afin de pouvoir modéliser des distributions binaires et parcimonieuses. Les variables latentes binaires de la ssRBM peuvent être rendues invariantes à un sous-espace vectoriel, en associant à chacune d’elles, un vecteur de variables latentes continues (dénommées “slabs”). Ceci se traduit par une invariance accrue au niveau de la représentation et un meilleur taux de classification lorsque peu de données étiquetées sont disponibles. Nous terminons cette thèse sur un sujet ambitieux: l’apprentissage de représentations pouvant séparer les facteurs de variations présents dans le signal d’entrée. Nous proposons une solution à base de ssRBM bilinéaire (avec deux groupes de facteurs latents) et formulons le problème comme l’un de “pooling” dans des sous-espaces vectoriels complémentaires.