Non-stationary variogram models for geostatistical sampling optimisation: An empirical investigation using elevation data

A problem with use of the geostatistical Kriging error for optimal sampling design is that the design does not adapt locally to the character of spatial variation. This is because a stationary variogram or covariance function is a parameter of the geostatistical model. The objective of this paper was to investigate the utility of non-stationary geostatistics for optimal sampling design. First, a contour data set of Wiltshire was split into 25 equal sub-regions and a local variogram was predicted for each. These variograms were fitted with models and the coefficients used in Kriging to select optimal sample spacings for each sub-region. Large differences existed between the designs for the whole region (based on the global variogram) and for the sub-regions (based on the local variograms). Second, a segmentation approach was used to divide a digital terrain model into separate segments. Segment-based variograms were predicted and fitted with models. Optimal sample spacings were then determined for the whole region and for the sub-regions. It was demonstrated that the global design was inadequate, grossly over-sampling some segments while under-sampling others.

Topographical optimisation of single-storey non-domestic steel framed buildings using photovoltaic panels for net-zero carbon impact

A methodology is presented that combines a multi-objective evolutionary algorithm and artificial neural networks to optimise single-storey steel commercial buildings for net-zero carbon impact. Both symmetric and asymmetric geometries are considered in conjunction with regulated, unregulated and embodied carbon. Offsetting is achieved through photovoltaic (PV) panels integrated into the roof. Asymmetric geometries can increase the south facing surface area and consequently allow for improved PV energy production. An exemplar carbon and energy breakdown of a retail unit located in Belfast UK with a south facing PV roof is considered. It was found in most cases that regulated energy offsetting can be achieved with symmetric geometries. However, asymmetric geometries were necessary to account for the unregulated and embodied carbon. For buildings where the volume is large due to high eaves, carbon offsetting became increasingly more difficult, and not possible in certain cases. The use of asymmetric geometries was found to allow for lower embodied energy structures with similar carbon performance to symmetrical structures.

Topographical optimisation of single-storey non-domestic steel framed buildings using photovoltaic panels for zero carbon impact

The optimisation is based on a combination of neural networks and evolutionary algorithm. It has selected buildings with different midpoint configurations with zero carbon impacts. With operational energy included the structures could be offset with asymmetry.

[Lettre autographe non signée de Sophie Arnould à Alleaume (sans lieu ni date)]

Lettre d'affaires

Estimation non paramétrique d'une fonction d'évaluation d'options avec contraintes de monotonie et de convexité.

Rapport de recherche

L'impasse de la non-normalité : estimateurs d'ordres supérieurs pour modèles de régression linéaire avec erreurs de mesure.

Rapport de recherche

Conception des réseaux maillés sans fil à multiples-radios multiples-canaux

Généralement, les problèmes de conception de réseaux consistent à sélectionner les arcs et les sommets d’un graphe G de sorte que la fonction coût est optimisée et l’ensemble de contraintes impliquant les liens et les sommets dans G sont respectées. Une modification dans le critère d’optimisation et/ou dans l’ensemble de contraintes mène à une nouvelle représentation d’un problème différent. Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème de conception d’infrastructure de réseaux maillés sans fil (WMN- Wireless Mesh Network en Anglais) où nous montrons que la conception de tels réseaux se transforme d’un problème d’optimisation standard (la fonction coût est optimisée) à un problème d’optimisation à plusieurs objectifs, pour tenir en compte de nombreux aspects, souvent contradictoires, mais néanmoins incontournables dans la réalité. Cette thèse, composée de trois volets, propose de nouveaux modèles et algorithmes pour la conception de WMNs où rien n’est connu à l’ avance. Le premiervolet est consacré à l’optimisation simultanée de deux objectifs équitablement importants : le coût et la performance du réseau en termes de débit. Trois modèles bi-objectifs qui se différent principalement par l’approche utilisée pour maximiser la performance du réseau sont proposés, résolus et comparés. Le deuxième volet traite le problème de placement de passerelles vu son impact sur la performance et l’extensibilité du réseau. La notion de contraintes de sauts (hop constraints) est introduite dans la conception du réseau pour limiter le délai de transmission. Un nouvel algorithme basé sur une approche de groupage est proposé afin de trouver les positions stratégiques des passerelles qui favorisent l’extensibilité du réseau et augmentent sa performance sans augmenter considérablement le coût total de son installation. Le dernier volet adresse le problème de fiabilité du réseau dans la présence de pannes simples. Prévoir l’installation des composants redondants lors de la phase de conception peut garantir des communications fiables, mais au détriment du coût et de la performance du réseau. Un nouvel algorithme, basé sur l’approche théorique de décomposition en oreilles afin d’installer le minimum nombre de routeurs additionnels pour tolérer les pannes simples, est développé. Afin de résoudre les modèles proposés pour des réseaux de taille réelle, un algorithme évolutionnaire (méta-heuristique), inspiré de la nature, est développé. Finalement, les méthodes et modèles proposés on été évalués par des simulations empiriques et d’événements discrets.

Gestion adaptative des ressources dans les réseaux maillés sans fil à multiples-radios multiples-canaux

Depuis quelques années, la recherche dans le domaine des réseaux maillés sans fil ("Wireless Mesh Network (WMN)" en anglais) suscite un grand intérêt auprès de la communauté des chercheurs en télécommunications. Ceci est dû aux nombreux avantages que la technologie WMN offre, telles que l'installation facile et peu coûteuse, la connectivité fiable et l'interopérabilité flexible avec d'autres réseaux existants (réseaux Wi-Fi, réseaux WiMax, réseaux cellulaires, réseaux de capteurs, etc.). Cependant, plusieurs problèmes restent encore à résoudre comme le passage à l'échelle, la sécurité, la qualité de service (QdS), la gestion des ressources, etc. Ces problèmes persistent pour les WMNs, d'autant plus que le nombre des utilisateurs va en se multipliant. Il faut donc penser à améliorer les protocoles existants ou à en concevoir de nouveaux. L'objectif de notre recherche est de résoudre certaines des limitations rencontrées à l'heure actuelle dans les WMNs et d'améliorer la QdS des applications multimédia temps-réel (par exemple, la voix). Le travail de recherche de cette thèse sera divisé essentiellement en trois principaux volets: le contrôle d‟admission du trafic, la différentiation du trafic et la réaffectation adaptative des canaux lors de la présence du trafic en relève ("handoff" en anglais). Dans le premier volet, nous proposons un mécanisme distribué de contrôle d'admission se basant sur le concept des cliques (une clique correspond à un sous-ensemble de liens logiques qui interfèrent les uns avec les autres) dans un réseau à multiples-sauts, multiples-radios et multiples-canaux, appelé RCAC. Nous proposons en particulier un modèle analytique qui calcule le ratio approprié d'admission du trafic et qui garantit une probabilité de perte de paquets dans le réseau n'excédant pas un seuil prédéfini. Le mécanisme RCAC permet d‟assurer la QdS requise pour les flux entrants, sans dégrader la QdS des flux existants. Il permet aussi d‟assurer la QdS en termes de longueur du délai de bout en bout pour les divers flux. Le deuxième volet traite de la différentiation de services dans le protocole IEEE 802.11s afin de permettre une meilleure QdS, notamment pour les applications avec des contraintes temporelles (par exemple, voix, visioconférence). À cet égard, nous proposons un mécanisme d'ajustement de tranches de temps ("time-slots"), selon la classe de service, ED-MDA (Enhanced Differentiated-Mesh Deterministic Access), combiné à un algorithme efficace de contrôle d'admission EAC (Efficient Admission Control), afin de permettre une utilisation élevée et efficace des ressources. Le mécanisme EAC prend en compte le trafic en relève et lui attribue une priorité supérieure par rapport au nouveau trafic pour minimiser les interruptions de communications en cours. Dans le troisième volet, nous nous intéressons à minimiser le surcoût et le délai de re-routage des utilisateurs mobiles et/ou des applications multimédia en réaffectant les canaux dans les WMNs à Multiples-Radios (MR-WMNs). En premier lieu, nous proposons un modèle d'optimisation qui maximise le débit, améliore l'équité entre utilisateurs et minimise le surcoût dû à la relève des appels. Ce modèle a été résolu par le logiciel CPLEX pour un nombre limité de noeuds. En second lieu, nous élaborons des heuristiques/méta-heuristiques centralisées pour permettre de résoudre ce modèle pour des réseaux de taille réelle. Finalement, nous proposons un algorithme pour réaffecter en temps-réel et de façon prudente les canaux aux interfaces. Cet algorithme a pour objectif de minimiser le surcoût et le délai du re-routage spécialement du trafic dynamique généré par les appels en relève. Ensuite, ce mécanisme est amélioré en prenant en compte l‟équilibrage de la charge entre cliques.

Construction de méthodes de volumes finis tridimensionnelles sans solveur de Riemann pour les systèmes hyperboliques non-linéaires

Thèse diffusée initialement dans le cadre d'un projet pilote des Presses de l'Université de Montréal/Centre d'édition numérique UdeM (1997-2008) avec l'autorisation de l'auteur.

Contraintes psychosociales au travail et symptômes dépressifs majeurs chez les femmes enceintes

Notre thèse de doctorat a pour but d’évaluer les contraintes psychosociales au travail et les symptômes dépressifs majeurs chez les femmes enceintes. Plus spécifiquement, il est question d’identifier les facteurs associés aux symptômes dépressifs majeurs, à une tension psychologique au travail ou travail "tendu" ("high-strain" job), à un travail "tendu" avec un faible soutien social au travail ("Iso-strain"), et enfin d’évaluer l’association entre ces contraintes psychosociales au travail et les symptômes dépressifs majeurs chez les femmes enceintes au travail. Les données analysées sont issues de l’Étude Montréalaise sur la Prématurité, une étude de cohorte prospective menée entre mai 1999 et avril 2004, auprès de 5 337 femmes enceintes interviewées à 24-26 semaines de grossesse dans quatre hôpitaux de l’île de Montréal (Québec, Canada). L’échelle CES-D (Center for Epidemiological Studies Depression Scale) a été utilisée pour mesurer les symptômes dépressifs majeurs (score CES-D ≥23). L’échelle abrégée de Karasek a été utilisée pour mesurer les contraintes psychosociales au travail. La présente étude a conduit à la rédaction de quatre articles scientifiques qui seront soumis à des revues avec comité de pairs. Le premier article a permis de comparer la prévalence des symptômes dépressifs majeurs dans différents sous-groupes de femmes enceintes : femmes au foyer, femmes au travail, femmes en arrêt de travail, femmes aux études et de rechercher les facteurs de risque associés aux symptômes dépressifs majeurs pendant la grossesse. À 24-26 semaines de grossesse, la prévalence des symptômes dépressifs majeurs était de 11,9% (11,0-12,8%) pour l’ensemble des femmes enceintes à l’étude (N=5 337). Les femmes enceintes au travail avaient une proportion de symptômes dépressifs moins élevée [7,6% (6,6-8,7%); n=2 514] par rapport aux femmes enceintes au foyer qui avaient les prévalences les plus élevées [19,1% (16,5-21,8%); n=893], suivi des femmes enceintes en arrêt de travail [14,4% (12,7-16,1%); n=1 665] et des femmes enceintes aux études [14,3% (10,3-19,1%); n=265]. Les caractéristiques personnelles (non professionnelles) associées aux symptômes dépressifs majeurs étaient, après ajustement pour toutes les variables, le statut d’emploi, un faible niveau d’éducation, un faible soutien social en dehors du travail, le fait d’avoir vécu des événements stressants aigus, d’avoir manqué d’argent pour les besoins essentiels, les difficultés relationnelles avec son partenaire, les problèmes de santé chronique, le pays de naissance et le tabagisme. Le deuxième article avait pour objectif de décrire l’exposition aux contraintes psychosociales au travail et d’identifier les facteurs qui y sont associés chez les femmes enceintes de la région de Montréal, au Québec (N=3 765). Au total, 24,4% des travailleuses enceintes se trouvaient dans la catégorie travail "tendu" ("high-strain" job) et 69,1% d’entre elles avaient eu un faible soutien social au travail ("Iso-strain"). Les facteurs de risque associés à un travail "tendu" étaient : un faible soutien social au travail, certains secteurs d’activité et niveaux de compétences, le fait de travailler plus de 35 heures par semaine, les horaires irréguliers, la posture de travail, le port de charges lourdes, le jeune âge des mères, une immigration ≥ 5 ans, un bas niveau d’éducation, la monoparentalité et un revenu annuel du ménage <50 000$. Le troisième article a évalué l’association entre les contraintes psychosociales au travail et les symptômes dépressifs majeurs chez les femmes enceintes au travail (N=3 765). Dans les analyses bivariées et multivariées, les femmes enceintes qui avaient un "high-strain job" ou un "Iso-strain" présentaient davantage de symptômes dépressifs majeurs que les autres sous-groupes. Les contraintes psychosociales au travail étaient associées aux symptômes dépressifs majeurs lorsqu’on prenait en compte les autres facteurs organisationnels et les facteurs personnels auxquels elles étaient confrontées à l’extérieur de leur milieu de travail. Notre étude confirme les évidences accumulées en référence aux modèles théoriques "demande-contrôle" et "demande-contrôle-soutien" de Karasek et Theorell. L’impact de ce dernier et le rôle crucial du soutien social au travail ont été mis en évidence chez les femmes enceintes au travail. Cependant, l’effet "buffer" du modèle "demande-contrôle-soutien" n’a pas été mis en évidence. Le quatrième article a permis d’évaluer l’exposition aux contraintes psychosociales au travail chez les femmes enceintes au travail et en arrêt de travail pour retrait préventif et de mesurer l’association entre les contraintes psychosociales au travail et les symptômes dépressifs majeurs en fonction du moment du retrait préventif (N=3 043). À 24-26 semaines de grossesse, les femmes enceintes en retrait préventif du travail (31,4%) avaient été plus exposées à un "high-strain job" (31,0% vs 21,1%) et à un "Iso-strain" (21,0% vs 14,2%) que celles qui continuaient de travailler (p<0,0001); et elles avaient des proportions plus élevées de symptômes dépressifs majeurs. Après ajustement pour les facteurs de risque personnels et professionnels, "l’Iso-strain" restait significativement associé aux symptômes dépressifs majeurs chez les femmes qui continuaient de travailler tout comme chez celles qui ont cessé de travailler, et cela quel que soit leur durée d’activité avant le retrait préventif du travail (4 à 12 semaines/ 13 à 20 semaines/ ≥ 21 semaines). Les contraintes psychosociales au travail représentent un important facteur de risque pour la santé mentale des travailleuses enceintes. Malgré l’application du programme "pour une maternité sans danger" il s’avère nécessaire de mettre en place dans les milieux de travail, des mesures de prévention, de dépistage et d’intervention afin de réduire la prévalence des symptômes dépressifs prénataux et l’exposition aux contraintes psychosociales au travail pour prévenir les complications maternelles et néonatales. D’autant plus que, la dépression prénatale est le principal facteur de risque de dépression postpartum, de même que les enfants nés de mères souffrant de dépression sont plus à risque de prématurité et de petit poids de naissance.