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.

L'économie criminelle de la Camorra et la pratique discursive des différents points de vue dans Gomorra de Roberto Saviano

This thesis will study the Italian literary phenomenon Gomorra, viaggi nell'impero economico e nel sogno di dominio della Camorra. First, the focus will be on the text's hybrid nature and implications and also on its literary and intellectual inspirations (such as Truman Capote, Pier Paolo Pasolini and Leonardo Sciascia). Secondly, we will take a closer look at the structure of the novel's narrative and its literary details, in order to reveal the different processes used by Roberto Saviano to convince the reader. Interwoven in this book's central plot, we will find a main obsession: the need to understand. Lastly, we will discuss the question of the great power treated in this novel, the one of a criminal organisation transformed by the revelations made throughout the story. These revelations will allow us to draw interesting comparisons between organized crime and merchant capitalism. For this part, we will refer to Guy Debord's La société du spectacle, and to Hannah Arendt's work on the question of totalitarianism. All of these elements will allow us to discuss the different perspectives within the narrative's framework, and more precisely, the figure of the narrator/author/character that gives Saviano's novel anthropological qualities, in the form of an ethnofiction (Augé).

The specific in vivo role of PPARgamma and its downstream signaling pathway in the pathophysiology of Osteoarthritis

L'arthrose est une maladie articulaire dégénérative, avec une pathogenèse inconnue. Des études récentes suggèrent que l'activation du facteur de transcription du récepteur activateur de la prolifération des peroxysomes (PPAR) gamma est une cible thérapeutique pour ce maladie. Les agonistes du PPARγ inhibent l'inflammation et réduisent la synthèse des produits de dégradation du cartilage in vitro et in vivo. Cependant, des études utilisant des agonistes du PPARγ n’élucident pas les effets exacts médiés par ce gène complexe. En effet, certains de ces agonistes ont la capacité de régulariser d'autres voies de signalisation indépendantes de PPARγ, ainsi entraînant des effets secondaires graves. Afin d'obtenir une efficacité thérapeutique avec potentiellement moins de problèmes de sécurité, il est donc essentiel d'élucider, in vivo, le rôle exact de PPARγ dans la physiopathologie OA. Mon projet de thèse permettra de déterminer, pour la première fois, le rôle spécifique de PPARγ in vivo dans la physiopathologie OA. Les souris utilisées pour l’étude avaient une délétion conditionnelle du gène PPARγ dans le cartilage. Ces dernières ont été générées en employant le système LoxP/Cre. Pour tester cette hypothèse, j'ai généré deux types de souris avec une délétion au PPARγ, (a) une suppression du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage germinale pour l'étude de l'arthrose liée au développement et à l'âge et (b) la suppression inductible du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage chez la souris adulte pour les études OA. L’étude précédente dans notre laboratoire, utilisant ces souris ayant une délétion au gène PPARγ germinales, montre que ces souris présentent des anomalies du développement du cartilage. J'ai également exploré si ces souris qui présentent des défauts précoces du développement ont toutes les modifications phénotypiques dans le cartilage au cours du vieillissement. Mes résultats ont montré que les souris adultes, ayant une délétion au gène PPARγ, ont présenter un phénotype de l'arthrose spontanée associée à une dégradation du cartilage, l’hypocellularité, la fibrose synoviale. Cette étude a montré que PPARγ est un régulateur essentiel pour le cartilage, et c’est le manque (l’absence) de ce dernier qui conduit à un phénotype de l'arthrose spontanée accélérée (American Journal of Pathologie). A partir de ce but de l'étude, on n’a pas pu vérifier si ces souris présentaient l’OA spontanée en raison des défauts de développement ou à la suite de la délétion du gène PPARγ. Pour contourner les défauts de développement, j'ai généré des souris ayant une délétion du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage inductible avec le système Col2rTACre. Ces souris ont été soumises à modèle de la chirurgie OA (DMM: déstabilisation du ménisque médial) et les résultats révèlent que les souris PPARγ KO ont une dégradation accélérée du cartilage, une hypocellularité, une fibrose synoviale et une augmentation de l'expression des marqueurs cataboliques et des marqueurs inflammatoire. La perte de PPAR dans le cartilage articulaire est un évènement critique qui initie la dégradation de cartilage dans OA. Les études récentes suggèrent que le procès d’autophagie, une forme de survie cellulaire programmée, est altéré pendant l’OA et peut contribuer vers une protection diminuée des cellules, résultant la dégradation du cartilage. J’ai donc exploré le rôle de PPARγ dans la protection des cellules en déterminant l’effet de manque de PPARγ dans le cartilage par l’expression de mTOR (régulateur négatif principal d’autophagie) et les gènes d’autophagie durant OA. Mes résultats ont montré que les souris KO PPARγ présentent également une augmentation sur l'expression de mTOR et une diminution sur l’expression des marqueurs autophagiques en comparaison avec les chondrocytes articulaires isolés des souris contrôles OA. J'ai suggéré l'hypothèse que PPARγ contrôle la régulation de la signalisation de mTOR/autophagie, et finalement la mort des chondrocytes et l’expression des facteurs cataboliques et les facteurs inflammatoire. Pour tester cette hypothèse, j’ai fait la transfection des chondrocytes arthrosiques PPARγ-KO avec le vecteur d’expression de PPARγ pour déterminer si la restauration de l'expression de PPARγ peut sauver le phénotype des cellules PPARγ-KO OA. J'ai observé que la restauration de l'expression de PPARγ dans les cellules PPARγ-KO en présence du vecteur d'expression PPARγ, a pu considérablement régulariser négativement l'expression de mTOR et mettre en règle positivement l'expression des gènes autophagiques ainsi que le sauvetage significative de l'expression du collagène de type II et l’aggrecan et de baisser de manière significative l'expression de marqueurs cataboliques critiques et des marqueurs inflammatoires. Pour prouver que l’augmentation de la signalisation de mTOR et la diminution de l'autophagie est responsable du phénotype OA accélérée observée dans les souris PPARγ KO in vivo, j'ai généré les souris doubles KO PPARγ- mTOR inductible spécifique du cartilage en utilisant le système Col2 - rtTA -Cre et soumis ces souris à DMM modèle de l'arthrose. Mes résultants démontrent que les souris avec PPARγ- mTOR doubles KO ont été significativement protégés contre les OA DMM induites associées à une protection significative contre la destruction du cartilage, la perte de protéoglycanes et la perte de chondro-cellularité par rapport aux souris témoins. Considérant que mTOR est un répresseur majeur de l'autophagie, j'ai trouvé que l'expression de deux marqueurs de l'autophagie critiques (ULK1 et LC3B) a été significativement plus élevée dans les chondrocytes extraits les souris doubles KO PPARγ-mTOR par rapport aux souris témoins. En plus, les études de sauvetage in vitro en utilisant le vecteur d'expression PPAR et les études in vivo utilisant les souris doubles KO PPARγ- mTOR montrent que PPARγ est impliqué dans la régulation de la protéine signalant de mTOR/autophagie dans le cartilage articulaire. Ces résultats contournent PPARγ et sa signalisation en aval de mTOR/autophagie en tant que cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement de l'arthrose.

Régulation juridique du travail, pouvoir stratégique et précarisation des emplois dans les réseaux : trois études de cas sur les réseaux de services d’aide à domicile au Québec

L’expansion de l’organisation de la production des biens et services sous forme de réseau, découlant de la recherche de flexibilité face à une concurrence économique accrue, soulève des enjeux importants pour les relations industrielles. Notre thèse s’intéresse au processus de précarisation des emplois dans les segments externalisés des réseaux de production. Elle se base sur trois études de cas portant sur les réseaux de services publics et privés d’aide à domicile au Québec. Les études en droit critique ont montré que le droit du travail, fondé sur le modèle de l’entreprise intégrée et de la relation d’emploi bipartite, ne parvient pas à identifier comme employeurs certaines organisations dont l’action a pourtant un effet déterminant sur les conditions de travail dans les réseaux. Notre thèse visait donc à mettre en lumière la réalité empirique des relations de pouvoir qui traversent les réseaux et leurs effets et ce à partir d’un modèle analytique transdisciplinaire intégrant les dimensions juridiques et sociologiques. Les résultats nous amènent d’abord à constater que l’employeur juridique des travailleuses employées par les prestataires privés intégrés aux réseaux – une majorité de femmes – est le plus souvent une agence de location de personnel, une entreprise d’économie sociale ou même l’usager-ère des services d’aide à domicile. Cet employeur est rarement identifié aux organismes publics, donc sous l’égide de l’État, qui exercent un pouvoir prépondérant dans ces réseaux. Le décalage entre la régulation juridique du travail et la réalité empirique du pouvoir intra-réseau entraîne une précarisation de la protection sociale et des conditions de travail de ces travailleuses. Ainsi, la faible protection de leurs droits de représentation et de négociation collectives facilite l’imposition de la « disponibilité permanente juste-à-temps », combinant les logiques du lean et du travail domestique, ainsi qu’une déqualification sexuée et racialisée de leurs emplois par rapport à la situation dans le secteur public. Notre étude montre néanmoins que certaines pratiques innovatrices d’action collective réticulaire ont pu influencer la dynamique de pouvoir, en particulier celles portées par des associations locales de personnes handicapées recourant aux services et par un syndicat de travailleuses d’agence.

Quand l’endettement fait problème : variations et constantes de l’expérience d’endettement vécu comme étant problématique chez les jeunes adultes scolarisés à Montréal et à Santiago du Chili.

À partir de deux recherches de terrain, l’une réalisée à Montréal (Canada) et l’autre à Santiago (Chili), cette thèse cherche à comprendre l’expérience d’endettement vécu comme problématique par les jeunes adultes scolarisés. Le projet a été d’observer le lien entre l’expérience d’endettement, les représentations du problématique et le contexte sociogéographique et culturel où l’endettement prend place. Combinant une sociologie qualitative et des compléments de sociologie quantitative, l’étude décrit quand, comment et pourquoi l’expérience d’endettement devient vécu problématique et elle observe ensuite les variations de ce vécu en fonction du lieu (Montréal et Santiago). Suivie d’une synthèse, la présentation des résultats débute par trois articles. Le premier, présente les résultats d’une enquête réalisée à Montréal et s’intéresse à ce qui rend l’endettement problématique aux yeux de jeunes adultes ayant fréquenté des associations coopératives d’économie familiale (ACEF) en raison de leur situation d’endettement. En ressort une dimension plus responsabilisante de l’individu et créatrice de détresse autoculpabilisante qui caractérise le vécu montréalais de l’endettement problématique : l’endetté s’y sent fautif. Les deuxième et troisième articles présentent les résultats d’une enquête réalisée à Santiago et s’intéressent à ce qui rend l’endettement problématique aux yeux de jeunes adultes débiteurs d’un système de financement universitaire chilien désigné comme « les prêts de la Corfo ». En ressort une dimension plus responsabilisante du pouvoir politique et surtout créatrice de colère sociale envers les structures de prêt : l’endetté s’y sent victime. Deux contextes sociétaux différents produisent deux types d’expérience d’endettement différents. Les jeunes adultes de Montréal vivent l’endettement comme un problème lorsqu’ils ont intégré le discours de la responsabilité individuelle et de l’autonomie financière et qu’ils se sentent en échec face à ce modèle : ils ont l’impression de ne pas répondre au modèle économique promu par la société québécoise. Les jeunes adultes débiteurs de la Corfo vivent l’endettement comme un problème lorsqu’ils regardent la société chilienne comme étant incapable de tenir ses promesses de mobilité sociale par le diplôme. Ils ont fait ce qu’il faut pour devenir professionnels et jouir des avantages économiques attribués à ce statut, mais dans les faits, l’endettement contracté ne conduit à la situation convoitée et sert davantage les intérêts des prêteurs que les leurs.

Calculs ab initio de structures électroniques pour un meilleur design de polymères photovoltaïques

La présente thèse porte sur l'utilité de la théorie de la fonctionnelle de la densité dans le design de polymères pour applications photovoltaïques. L'étude porte d'abord sur le rôle des calculs théoriques pour la caractérisation des polymères dans le cadre de collaborations entre la théorie et l'expérience. La stabilité et les niveaux énergétiques de certaines molécules organiques sont étudiés avant et après la sulfuration de leurs groupements carbonyles, un procédé destiné à diminuer le band gap. Les propriétés de dynamique électronique, de séparation des porteurs de charges et de spectres de vibrations Raman sont également explorées dans un polymère à base de polycarbazole. Par la suite, l'utilité des calculs théoriques dans le design de polymères avant leurs synthèses est considérée. La théorie de la fonctionnelle de la densité est étudiée dans le cadre du modèle de Scharber afin de prédire l'efficacité des cellules solaires organiques. Une nouvelle méthode de design de polymères à faible band gaps, basée sur la forme structurale aromatique ou quinoide est également présentée, dont l'efficacité surpasse l'approche actuelle de donneur-accepteur. Ces études sont mises à profit dans l'exploration de l'espace moléculaire et plusieurs candidats de polymères aux propriétés électroniques intéressantes sont présentés.

Étude structuro-fonctionnelle de SecP43 et caractérisation de ses interactions avec SepSecS et l’ARNtSec in vitro

Selenoproteins are proteins containing selenium in the form of the 21st amino acid, selenocysteine. Selenocysteine (Sec) is directly synthesized onto its cognate tRNA (tRNA[Ser]Sec or tRNASec) and inserted into selenoproteins co-translationally with the help of various cis- and trans-acting factors. Among those factors, SecP43 has been reported to possibly play an essential role in the methylation at the 2’-hydroxylribosyl moiety in the wobble position (Um34) of Sec-tRNA[Ser]Sec and consequently reduce the expression of glutathione peroxidase 1. SecP43 also called tRNASec-associated protein has also been reported to interact in with SepSecS and tRNASec in vivo and the targeted removal of one of these proteins affected the binding of the other to the Sec-tRNASec. The initial aim of the project was to solve the structure of SecP43 by means of x-ray crystallography. Secondly, we were interested in characterizing the interaction of the latter with some of the components of the selenocysteine insertion machinery. These factors are SepSecS and tRNASec. We were able to optimize the expression and the purification of soluble form of the human homologue of SecP43 and of SepSecS by using an adapted auto-induction protocol. This was a major challenge considering that full length SecP43 has not been expressed and purify to date. We did not succeed in crystallizing SecP43. Our failure to crystallize SecP43 is probably due to the fact that it is a partially folded protein as we were able to demonstrate by SAXS (Small Angle X-ray Scattering). The SecP43 envelope calculated by SAXS displayed a rod-shape like structure. In order to enhance the stability of SecP43 required for crystallization, binding affinity studies were conducted to characterize the interaction between SecP43, tRNASec and SepSecS. We did not detect an interaction between SecP43 and tRNASec by using EMSA (Electrophoretic Mobility Shift Assay) and gel filtration. We also could not detect an interaction between SecP43 and SepSecS using a cross-linking assay. In contrast, the tRNASec/SepSecS interaction was demonstrated by EMSA and the addition of SecP43 seemed to reduce the binding affinity. Therefore, SecP43 might induce a conformational change in SepSecS in the presence of tRNASec.

By indirections find directions out : thinkable worlds in Abbott and Vonnegut

This thesis is concerned with the interaction between literature and abstract thought. More specifically, it studies the epistemological charge of the literary, the type of knowledge that is carried by elements proper to fictional narratives into different disciplines. By concentrating on two different theoretical methods, the creation of thought experiments and the framing of possible worlds, methods which were elaborated and are still used today in spheres as varied as modal logics, analytic philosophy and physics, and by following their reinsertion within literary theory, the research develops the theory that both thought experiments and possible worlds are in fact short narrative stories that inform knowledge through literary means. By using two novels, Abbott’s Flatland and Vonnegut’s The Sirens of Titan, that describe extra-dimensional existence in radically different ways, respectively as a phenomenologically unknowable space and as an outward perspective on time, it becomes clear that literature is constitutive of the way in which worlds, fictive, real or otherwise, are constructed and understood. Thus dimensions, established through extensional analogies as either experimental knowledge or modal possibility for a given world, generate new directions for thought, which can then take part in the inductive/deductive process of scientia. By contrasting the dimensions of narrative with the way that dimensions were historically constituted, the research also establishes that the literary opens up an infinite potential of abstract space-time domains, defined by their specific rules and limits, and that these different experimental folds are themselves partaking in a dimensional process responsible for new forms of understanding. Over against science fiction literary theories of speculation that posit an equation between the fictive and the real, this thesis examines the complex structure of many overlapping possibilities that can organise themselves around larger compossible wholes, thus offering a theory of reading that is both non-mimetic and non-causal. It consequently examines the a dynamic process whereby literature is always reconceived through possibilities actualised by reading while never defining how the reader will ultimately understand the overarching structure. In this context, the thesis argues that a causal story can be construed out of any one interaction with a given narrative—underscoring, for example, the divinatory strength of a particular vision of the future—even as this narrative represents only a fraction of the potential knowledge of any particular literary text. Ultimately, the study concludes by tracing out how novel comprehensions of the literary, framed by the material conditions of their own space and time, endlessly renew themselves through multiple interactions, generating analogies and speculations that facilitate the creation of new knowledge.

Les fortifications de la Grèce du Nord : catalogue raisonné

Les fortifications de la Grèce du Nord des époques archaïque, classique et hellénistique n’avaient à ce jour jamais fait l’objet d’une étude de synthèse permettant d’identifier, de décrire et de comparer l’ensemble des remparts de cette région. Mises à part les fortifications des grandes cités bien connues grâce aux fouilles archéologiques et à la bonne préservation des structures, telles Amphipolis, Philippi et Thasos, les autres murailles ou systèmes défensifs du Nord de l’Égée sont pratiquement inconnus, d’où l’intérêt d’une telle recherche. Les seuls ouvrages collectifs en lien avec les fortifications du Nord sont ceux de D. Lazaridis qui, en s’intéressant aux peraia de Thasos et Samothrace, nous laissa les plans topographiques de nombreux établissements fortifiés, sans toutefois en faire la description. Ce mémoire propose donc un catalogue raisonné de l’architecture militaire du Nord de la Grèce, complété par un commentaire exhaustif où les vestiges défensifs seront comparés de façon régionale et, lorsque possible, avec l’ensemble du monde grec. Au total, 37 établissements de plusieurs types (cité, phrourion et emporion) font l’objet de cette étude. Cependant, contrairement aux grandes études sur le sujet qui présentent de magnifiques remparts, cet ouvrage est souvent confronté à des vestiges fragmentaires qui certes, laissent place à l’interprétation et à la discussion, mais provoquent aussi une certaine frustration, puisque parfois, l’état des ruines restreint notre travail. Bien que le développement des fortifications grecques pose encore de nombreux problèmes, on constate une évolution architecturale aux périodes archaïque, classique et hellénistique, également attestée en Grèce du Nord. Mais comme le démontre notre étude, les Grecs établis dans ce territoire colonial provenaient de plusieurs régions et ils ont apporté avec eux leurs traditions et des techniques particulières qui ont largement influencées les ouvrages défensifs de leurs nouvelles cités.