Routage adaptatif et qualité de service dans les réseaux optiques à commutation de rafales

Les réseaux optiques à commutation de rafales (OBS) sont des candidats pour jouer un rôle important dans le cadre des réseaux optiques de nouvelle génération. Dans cette thèse, nous nous intéressons au routage adaptatif et au provisionnement de la qualité de service dans ce type de réseaux. Dans une première partie de la thèse, nous nous intéressons à la capacité du routage multi-chemins et du routage alternatif (par déflection) à améliorer les performances des réseaux OBS, pro-activement pour le premier et ré-activement pour le second. Dans ce contexte, nous proposons une approche basée sur l’apprentissage par renforcement où des agents placés dans tous les nœuds du réseau coopèrent pour apprendre, continuellement, les chemins du routage et les chemins alternatifs optimaux selon l’état actuel du réseau. Les résultats numériques montrent que cette approche améliore les performances des réseaux OBS comparativement aux solutions proposées dans la littérature. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous intéressons au provisionnement absolu de la qualité de service où les performances pire-cas des classes de trafic de priorité élevée sont garanties quantitativement. Plus spécifiquement, notre objectif est de garantir la transmission sans pertes des rafales de priorité élevée à l’intérieur du réseau OBS tout en préservant le multiplexage statistique et l’utilisation efficace des ressources qui caractérisent les réseaux OBS. Aussi, nous considérons l’amélioration des performances du trafic best effort. Ainsi, nous proposons deux approches : une approche basée sur les nœuds et une approche basée sur les chemins. Dans l’approche basée sur les nœuds, un ensemble de longueurs d’onde est assigné à chaque nœud du bord du réseau OBS pour qu’il puisse envoyer son trafic garanti. Cette assignation prend en considération les distances physiques entre les nœuds du bord. En outre, nous proposons un algorithme de sélection des longueurs d’onde pour améliorer les performances des rafales best effort. Dans l’approche basée sur les chemins, le provisionnement absolu de la qualité de service est fourni au niveau des chemins entre les nœuds du bord du réseau OBS. À cette fin, nous proposons une approche de routage et d’assignation des longueurs d’onde qui a pour but la réduction du nombre requis de longueurs d’onde pour établir des chemins sans contentions. Néanmoins, si cet objectif ne peut pas être atteint à cause du nombre limité de longueurs d’onde, nous proposons de synchroniser les chemins en conflit sans le besoin pour des équipements additionnels. Là aussi, nous proposons un algorithme de sélection des longueurs d’onde pour les rafales best effort. Les résultats numériques montrent que l’approche basée sur les nœuds et l’approche basée sur les chemins fournissent le provisionnement absolu de la qualité de service pour le trafic garanti et améliorent les performances du trafic best effort. En outre, quand le nombre de longueurs d’ondes est suffisant, l’approche basée sur les chemins peut accommoder plus de trafic garanti et améliorer les performances du trafic best effort par rapport à l’approche basée sur les nœuds.

Transformation by example

La transformation de modèles consiste à transformer un modèle source en un modèle cible conformément à des méta-modèles source et cible. Nous distinguons deux types de transformations. La première est exogène où les méta-modèles source et cible représentent des formalismes différents et où tous les éléments du modèle source sont transformés. Quand elle concerne un même formalisme, la transformation est endogène. Ce type de transformation nécessite généralement deux étapes : l’identification des éléments du modèle source à transformer, puis la transformation de ces éléments. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons trois principales contributions liées à ces problèmes de transformation. La première contribution est l’automatisation des transformations des modèles. Nous proposons de considérer le problème de transformation comme un problème d'optimisation combinatoire où un modèle cible peut être automatiquement généré à partir d'un nombre réduit d'exemples de transformations. Cette première contribution peut être appliquée aux transformations exogènes ou endogènes (après la détection des éléments à transformer). La deuxième contribution est liée à la transformation endogène où les éléments à transformer du modèle source doivent être détectés. Nous proposons une approche pour la détection des défauts de conception comme étape préalable au refactoring. Cette approche est inspirée du principe de la détection des virus par le système immunitaire humain, appelée sélection négative. L’idée consiste à utiliser de bonnes pratiques d’implémentation pour détecter les parties du code à risque. La troisième contribution vise à tester un mécanisme de transformation en utilisant une fonction oracle pour détecter les erreurs. Nous avons adapté le mécanisme de sélection négative qui consiste à considérer comme une erreur toute déviation entre les traces de transformation à évaluer et une base d’exemples contenant des traces de transformation de bonne qualité. La fonction oracle calcule cette dissimilarité et les erreurs sont ordonnées selon ce score. Les différentes contributions ont été évaluées sur d’importants projets et les résultats obtenus montrent leurs efficacités.

Network pricing problems : complexity, polyhedral study and solution approaches

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

Tarification logit dans un réseau

Le problème de tarification qui nous intéresse ici consiste à maximiser le revenu généré par les usagers d'un réseau de transport. Pour se rendre à leurs destinations, les usagers font un choix de route et utilisent des arcs sur lesquels nous imposons des tarifs. Chaque route est caractérisée (aux yeux de l'usager) par sa "désutilité", une mesure de longueur généralisée tenant compte à la fois des tarifs et des autres coûts associés à son utilisation. Ce problème a surtout été abordé sous une modélisation déterministe de la demande selon laquelle seules des routes de désutilité minimale se voient attribuer une mesure positive de flot. Le modèle déterministe se prête bien à une résolution globale, mais pèche par manque de réalisme. Nous considérons ici une extension probabiliste de ce modèle, selon laquelle les usagers d'un réseau sont alloués aux routes d'après un modèle de choix discret logit. Bien que le problème de tarification qui en résulte est non linéaire et non convexe, il conserve néanmoins une forte composante combinatoire que nous exploitons à des fins algorithmiques. Notre contribution se répartit en trois articles. Dans le premier, nous abordons le problème d'un point de vue théorique pour le cas avec une paire origine-destination. Nous développons une analyse de premier ordre qui exploite les propriétés analytiques de l'affectation logit et démontrons la validité de règles de simplification de la topologie du réseau qui permettent de réduire la dimension du problème sans en modifier la solution. Nous établissons ensuite l'unimodalité du problème pour une vaste gamme de topologies et nous généralisons certains de nos résultats au problème de la tarification d'une ligne de produits. Dans le deuxième article, nous abordons le problème d'un point de vue numérique pour le cas avec plusieurs paires origine-destination. Nous développons des algorithmes qui exploitent l'information locale et la parenté des formulations probabilistes et déterministes. Un des résultats de notre analyse est l'obtention de bornes sur l'erreur commise par les modèles combinatoires dans l'approximation du revenu logit. Nos essais numériques montrent qu'une approximation combinatoire rudimentaire permet souvent d'identifier des solutions quasi-optimales. Dans le troisième article, nous considérons l'extension du problème à une demande hétérogène. L'affectation de la demande y est donnée par un modèle de choix discret logit mixte où la sensibilité au prix d'un usager est aléatoire. Sous cette modélisation, l'expression du revenu n'est pas analytique et ne peut être évaluée de façon exacte. Cependant, nous démontrons que l'utilisation d'approximations non linéaires et combinatoires permet d'identifier des solutions quasi-optimales. Finalement, nous en profitons pour illustrer la richesse du modèle, par le biais d'une interprétation économique, et examinons plus particulièrement la contribution au revenu des différents groupes d'usagers.

L’extraction de phrases en relation de traduction dans Wikipédia

Afin d'enrichir les données de corpus bilingues parallèles, il peut être judicieux de travailler avec des corpus dits comparables. En effet dans ce type de corpus, même si les documents dans la langue cible ne sont pas l'exacte traduction de ceux dans la langue source, on peut y retrouver des mots ou des phrases en relation de traduction. L'encyclopédie libre Wikipédia constitue un corpus comparable multilingue de plusieurs millions de documents. Notre travail consiste à trouver une méthode générale et endogène permettant d'extraire un maximum de phrases parallèles. Nous travaillons avec le couple de langues français-anglais mais notre méthode, qui n'utilise aucune ressource bilingue extérieure, peut s'appliquer à tout autre couple de langues. Elle se décompose en deux étapes. La première consiste à détecter les paires d’articles qui ont le plus de chance de contenir des traductions. Nous utilisons pour cela un réseau de neurones entraîné sur un petit ensemble de données constitué d'articles alignés au niveau des phrases. La deuxième étape effectue la sélection des paires de phrases grâce à un autre réseau de neurones dont les sorties sont alors réinterprétées par un algorithme d'optimisation combinatoire et une heuristique d'extension. L'ajout des quelques 560~000 paires de phrases extraites de Wikipédia au corpus d'entraînement d'un système de traduction automatique statistique de référence permet d'améliorer la qualité des traductions produites. Nous mettons les données alignées et le corpus extrait à la disposition de la communauté scientifique.

Approches générales de résolution pour les problèmes multi-attributs de tournées de véhicules et confection d'horaires

Thèse réalisée en cotutelle entre l'Université de Montréal et l'Université de Technologie de Troyes

Étude de la médiane de permutations sous la distance de Kendall-Tau

La distance de Kendall-τ compte le nombre de paires en désaccord entre deux permuta- tions. La distance d’une permutation à un ensemble est simplement la somme des dis- tances entre cette permutation et les permutations de l’ensemble. À partir d’un ensemble donné de permutations, notre but est de trouver la permutation, appelée médiane, qui minimise cette distance à l’ensemble. Le problème de la médiane de permutations sous la distance de Kendall-τ, trouve son application en bio-informatique, en science politique, en télécommunication et en optimisation. Ce problème d’apparence simple est prouvé difficile à résoudre. Dans ce mémoire, nous présentons plusieurs approches pour résoudre le problème, pour trouver une bonne solution approximative, pour le séparer en classes caractéristiques, pour mieux com- prendre sa compléxité, pour réduire l’espace de recheche et pour accélérer les calculs. Nous présentons aussi, vers la fin du mémoire, une généralisation de ce problème et nous l’étudions avec ces mêmes approches. La majorité du travail de ce mémoire se situe dans les trois articles qui le composent et est complémenté par deux chapitres servant à les lier.

Étude de la médiane de permutations sous la distance de Kendall-Tau

La distance de Kendall-τ compte le nombre de paires en désaccord entre deux permuta- tions. La distance d’une permutation à un ensemble est simplement la somme des dis- tances entre cette permutation et les permutations de l’ensemble. À partir d’un ensemble donné de permutations, notre but est de trouver la permutation, appelée médiane, qui minimise cette distance à l’ensemble. Le problème de la médiane de permutations sous la distance de Kendall-τ, trouve son application en bio-informatique, en science politique, en télécommunication et en optimisation. Ce problème d’apparence simple est prouvé difficile à résoudre. Dans ce mémoire, nous présentons plusieurs approches pour résoudre le problème, pour trouver une bonne solution approximative, pour le séparer en classes caractéristiques, pour mieux com- prendre sa compléxité, pour réduire l’espace de recheche et pour accélérer les calculs. Nous présentons aussi, vers la fin du mémoire, une généralisation de ce problème et nous l’étudions avec ces mêmes approches. La majorité du travail de ce mémoire se situe dans les trois articles qui le composent et est complémenté par deux chapitres servant à les lier.

Polyphenol Extraction Optimisation From Ceylon Gooseberry (dovyalis Hebecarpa) Pulp.

Originally from Asia, Dovyalis hebecarpa is a dark purple/red exotic berry now also produced in Brazil. However, no reports were found in the literature about phenolic extraction or characterisation of this berry. In this study we evaluate the extraction optimisation of anthocyanins and total phenolics in D. hebecarpa berries aiming at the development of a simple and mild analytical technique. Multivariate analysis was used to optimise the extraction variables (ethanol:water:acetone solvent proportions, times, and acid concentrations) at different levels. Acetone/water (20/80 v/v) gave the highest anthocyanin extraction yield, but pure water and different proportions of acetone/water or acetone/ethanol/water (with >50% of water) were also effective. Neither acid concentration nor time had a significant effect on extraction efficiency allowing to fix the recommended parameters at the lowest values tested (0.35% formic acid v/v, and 17.6 min). Under optimised conditions, extraction efficiencies were increased by 31.5% and 11% for anthocyanin and total phenolics, respectively as compared to traditional methods that use more solvent and time. Thus, the optimised methodology increased yields being less hazardous and time consuming than traditional methods. Finally, freeze-dried D. hebecarpa showed high content of target phytochemicals (319 mg/100g and 1,421 mg/100g of total anthocyanin and total phenolic content, respectively).

Optimisation of environmental gas cleaning routes for solid wastes cogeneration systems - Part I - Analysis of waste incineration steam cycle

Research of advanced technologies for energy generation contemplates a series of alternatives that are introduced both in the investigation of new energy sources and in the improvement and/or development of new components and systems. Even though significant reductions are observed in the amount of emissions, the proposed alternatives require the use of exhaust gases cleaning systems. The results of environmental analyses based on two configurations proposed for urban waste incineration are presented in this paper; the annexation of integer (Boolean) variables to the environomic model makes it possible to define the best gas cleaning routes based on exergetic cost minimisation criteria. In this first part, the results for steam cogeneration system analysis associated with the incineration of municipal solid wastes (MSW) is presented. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Optimisation of environmental gas cleaning routes for solid wastes cogeneration systems. Part II - Analysis of waste incineration combined gas/steam cycle

In the first paper of this paper (Part I), conditions were presented for the gas cleaning technological route for environomic optimisation of a cogeneration system based in a thermal cycle with municipal solid waste incineration. In this second part, an environomic analysis is presented of a cogeneration system comprising a combined cycle composed of a gas cycle burning natural gas with a heat recovery steam generator with no supplementary burning and a steam cycle burning municipal solid wastes (MSW) to which will be added a pure back pressure steam turbine (another one) of pure condensation. This analysis aims to select, concerning some scenarios, the best atmospheric pollutant emission control routes (rc) according to the investment cost minimisation, operation and social damage criteria. In this study, a comparison is also performed with the results obtained in the Case Study presented in Part I. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Sensory evaluation and physicochemical optimisation of soy-based desserts using response surface methodology

The objective of this study was to develop a dessert that contains soy protein (SP) (1%, 2%, 3%) and guava juice (GJ) (22%, 27%, 32%) using Response Surface Methodology (RSM) as the optimisation technique. Water activity, physical stability, colour, acidity, pH, iron, and carotenoid contents were analysed. Affective tests were performed to determine the degree of liking of colour, creaminess, and acceptability. The results showed that GJ increased the values of redness, hue angle, chromaticity, acidity, and carotenoid content, while SP reduced water activity. Optimisation suggested a dessert containing 32% GJ and 1.17% SP as the best proportion of these components. This sample was considered a source of fibres, ascorbic acid, copper, and iron and garnered scores above the level of `slightly liked` for sensory attributes. Moreover, RSM was shown to be an adequate approach for modelling the physicochemical parameters and the degree of liking of creaminess of desserts. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Robust parameter settings of evolutionary algorithms for the optimisation of agricultural systems models

Numerical optimisation methods are being more commonly applied to agricultural systems models, to identify the most profitable management strategies. The available optimisation algorithms are reviewed and compared, with literature and our studies identifying evolutionary algorithms (including genetic algorithms) as superior in this regard to simulated annealing, tabu search, hill-climbing, and direct-search methods. Results of a complex beef property optimisation, using a real-value genetic algorithm, are presented. The relative contributions of the range of operational options and parameters of this method are discussed, and general recommendations listed to assist practitioners applying evolutionary algorithms to the solution of agricultural systems. (C) 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Sludge population optimisation: a new dimension for the control of biological wastewater treatment systems

The activated sludge comprises a complex microbiological community. The structure (what types of microorganisms are present) and function (what can the organisms do and at what rates) of this community are determined by external physico -chemical features and by the influent to the sewage treatment plant. The external features we can manipulate but rarely the influent. Conventional control and operational strategies optimise activated sludge processes more as a chemical system than as a biological one. While optimising the process in a short time period, these strategies may deteriorate the long-term performance of the process due to their potentially adverse impact on the microbial properties. Through briefly reviewing the evidence available in the literature that plant design and operation affect both the structure and function of the microbial community in activated sludge, we propose to add sludge population optimisation as a new dimension to the control of biological wastewater treatment systems. We stress that optimising the microbial community structure and property should be an explicit aim for the design and operation of a treatment plant. The major limitations to sludge population optimisation revolve around inadequate microbiological data, specifically community structure, function and kinetic data. However, molecular microbiological methods that strive to provide that data are being developed rapidly. The combination of these methods with the conventional approaches for kinetic study is briefly discussed. The most pressing research questions pertaining to sludge population optimisation are outlined. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.