Contribution à l'algorithmique distribuée dans les réseaux mobiles ad hoc - Calculs locaux et réétiquetages des graphes dynamiques

Les réseaux mobiles ad hoc sont par nature instables et imprévisibles. De ces caractéristiques découle la difficulté à concevoir et analyser des algorithmes distribués garantissant certaines propriétés. C’est sur ce point que porte la contribution majeure de cette thèse. Pour amorcer cette étude, nous avons étudié quelques problèmes fondamentaux de l’algorithmique distribuée dans ce type d’environnement. Du fait de la nature de ces réseaux, nous avons considéré des modèles de calculs locaux, où chaque étape ne fait collaborer que des nœuds directement voisins. Nous avons notamment proposé un nouveau cadre d’analyse, combinant réétiquetages de graphes dynamiques et graphes évolutifs (modèle combinatoire pour les réseaux dynamiques). Notre approche permet de caractériser les conditions de succès ou d’échec d’un algorithme en fonction de la dynamique du réseau, autrement dit, en fonction de conditions nécessaires et/ou suffisantes sur les graphes évolutifs correspondants. Nous avons également étudié la synchronisation sous-jacente aux calculs, ainsi que la manière dont une application réelle peut reposer sur un algorithme de réétiquetage. Un certain nombre de logiciels ont également été réalisés autour de ces travaux, notamment un simulateur de réétiquetage de graphes dynamiques et un vérificateur de propriétés sur les graphes évolutifs

Etude de la fiabilité des algorithmes self-convergeants face aux soft-erreurs

This thesis is devoted to the study of the robustness/sensitivity of a self-converging algorithm with respect to SEU's. These phenomenon also called bit-flips which may modify the content of memory elements as the result of the silicon ionization resulting from the impact of a charged particles. This study may have a significant impact given the conditions of miniaturization that will soon have circuits with hundreds to thousands of processing cores on a single chip, this will require make the cores communicate effectively and robust manner. In this context the so-called self-converging algorithm can be used to ensure that communication between cores is reliable and without external intervention. A fault injection study of the robustness of the algorithm was performed, this algorithm was initially executed by a processor LEON3 implemented in the FPGA embedded in a specific platform test. Preliminary fault injection from a method the state of the art called CEU showed some sensitivity to SEUs of algorithm. To cope with the software changes were made and techniques for fault tolerance have been implemented in software in the program implementing the self-converging algorithm. The fault injection experiments were made to demonstrate the robustness to SEU's and potential problems of the modified algorithm. The impact of SEUs was explored on a hardware-implemented self-converging algorithm in a FPGA. The evaluation of this method was performed by fault injection at RTL level circuit. These results obtained with this method have shown a significant improvement of the robustness of the algorithm in comparison with its software version.Cette thèse est consacrée à l'étude de la robustesse/sensibilité d'un algorithme auto-convergeant face aux SEU's. Ces phénomènes appelés aussi bit-flips qui se traduit par le basculement intempestif du contenu d'un élément mémoire comme conséquence de l'ionisation produite par le passage d'une particule chargée avec le matériel. Cette étude pourra avoir un impact important vu la conjoncture de miniaturisation qui permettra bientôt de disposer de circuits avec des centaines à des milliers de cœurs de traitement sur une seule puce, pour cela il faudra faire les cœurs communiquer de manière efficace et robustes. Dans ce contexte les algorithme dits auto-convergeants peuvent être utilis afin que la communication entre les cœurs soit fiable et sans intervention extérieure. Une étude par injection de fautes de la robustesse de l'algorithme étudié a été effectuée, cet algorithme a été initialement exécuté par un processeur LEON3 implémenté dans un FPGA embarqué dans une plateforme de test spécifique. Les campagnes préliminaires d'injection de fautes issus d'une méthode de l'état de l'art appelée CEU (Code Emulated Upset) ont mis en évidence une certaine sensibilité aux SEUs de l'algorithme. Pour y faire face des modifications du logiciel ont été effectuées et des techniques de tolérance aux fautes ont été implémentés au niveau logiciel dans le programme implémentant l'algorithme. Des expériences d'injection de fautes ont été effectués pour mettre en évidence la robustesse face aux SEUs et ses potentiels « Tallons d'Achille » de l'algorithme modifié. L'impact des SEUs a été aussi exploré sur l'algorithme auto-convergeant implémenté dans une version hardware dans un FPGA. L'évaluation de cette méthodologie a été effectuée par des expériences d'injection de fautes au niveau RTL du circuit. Ces résultats obtenus avec cette méthode ont montré une amélioration significative de la robustesse de l'algorithme en comparaison avec sa version logicielle

Apprentissage quantique

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

Conception d'un modèle architectural collaboratif pour l'informatique omniprésente à la périphérie des réseaux mobiles

Le progrès des technologies de communication pair-à-pair et sans fil a de plus en plus permis l’intégration de dispositifs portables et omniprésents dans des systèmes distribués et des architectures informatiques de calcul dans le paradigme de l’internet des objets. De même, ces dispositifs font l'objet d'un développement technologique continu. Ainsi, ils ont toujours tendance à se miniaturiser, génération après génération durant lesquelles ils sont considérés comme des dispositifs de facto. Le fruit de ces progrès est l'émergence de l'informatique mobile collaborative et omniprésente, notamment intégrée dans les modèles architecturaux de l'Internet des Objets. L’avantage le plus important de cette évolution de l'informatique est la facilité de connecter un grand nombre d'appareils omniprésents et portables lorsqu'ils sont en déplacement avec différents réseaux disponibles. Malgré les progrès continuels, les systèmes intelligents mobiles et omniprésents (réseaux, dispositifs, logiciels et technologies de connexion) souffrent encore de diverses limitations à plusieurs niveaux tels que le maintien de la connectivité, la puissance de calcul, la capacité de stockage de données, le débit de communications, la durée de vie des sources d’énergie, l'efficacité du traitement de grosses tâches en termes de partitionnement, d'ordonnancement et de répartition de charge. Le développement technologique accéléré des équipements et dispositifs de ces modèles mobiles s'accompagne toujours de leur utilisation intensive. Compte tenu de cette réalité, plus d'efforts sont nécessaires à la fois dans la conception structurelle tant au matériel et logiciel que dans la manière dont il est géré. Il s'agit d'améliorer, d'une part, l'architecture de ces modèles et leurs technologies de communication et, d'autre part, les algorithmes d'ordonnancement et d'équilibrage de charges pour effectuer leurs travaux efficacement sur leurs dispositifs. Notre objectif est de rendre ces modèles omniprésents plus autonomes, intelligents et collaboratifs pour renforcer les capacités de leurs dispositifs, leurs technologies de connectivité et les applications qui effectuent leurs tâches. Ainsi, nous avons établi un modèle architectural autonome, omniprésent et collaboratif pour la périphérie des réseaux. Ce modèle s'appuie sur diverses technologies de connexion modernes telles que le sans-fil, la radiocommunication pair-à-pair, et les technologies offertes par LoPy4 de Pycom telles que LoRa, BLE, Wi-Fi, Radio Wi-Fi et Bluetooth. L'intégration de ces technologies permet de maintenir la continuité de la communication dans les divers environnements, même les plus sévères. De plus, ce modèle conçoit et évalue un algorithme d'équilibrage de charge et d'ordonnancement permettant ainsi de renforcer et améliorer son efficacité et sa qualité de service (QoS) dans différents environnements. L’évaluation de ce modèle architectural montre des avantages tels que l’amélioration de la connectivité et l’efficacité d’exécution des tâches. Advances in peer-to-peer and wireless communication technologies have increasingly enabled the integration of mobile and pervasive devices into distributed systems and computing architectures in the Internet of Things paradigm. Likewise, these devices are subject to continuous technological development. Thus, they always tend to be miniaturized, generation after generation during which they are considered as de facto devices. The success of this progress is the emergence of collaborative mobiles and pervasive computing, particularly integrated into the architectural models of the Internet of Things. The most important benefit of this form of computing is the ease of connecting a large number of pervasive and portable devices when they are on the move with different networks available. Despite the continual advancements that support this field, mobile and pervasive intelligent systems (networks, devices, software and connection technologies) still suffer from various limitations at several levels such as maintaining connectivity, computing power, ability to data storage, communication speeds, the lifetime of power sources, the efficiency of processing large tasks in terms of partitioning, scheduling and load balancing. The accelerated technological development of the equipment and devices of these mobile models is always accompanied by their intensive use. Given this reality, it requires more efforts both in their structural design and management. This involves improving on the one hand, the architecture of these models and their communication technologies, and, on the other hand, the scheduling and load balancing algorithms for the work efficiency. The goal is to make these models more autonomous, intelligent, and collaborative by strengthening the different capabilities of their devices, their connectivity technologies and the applications that perform their tasks. Thus, we have established a collaborative autonomous and pervasive architectural model deployed at the periphery of networks. This model is based on various modern connection technologies such as wireless, peer-to-peer radio communication, and technologies offered by Pycom's LoPy4 such as LoRa, BLE, Wi-Fi, Radio Wi-Fi and Bluetooth. The integration of these technologies makes it possible to maintain the continuity of communication in the various environments, even the most severe ones. Within this model, we designed and evaluated a load balancing and scheduling algorithm to strengthen and improve its efficiency and quality of service (QoS) in different environments. The evaluation of this architectural model shows payoffs such as improvement of connectivity and efficiency of task executions

Évaluation des performances de l'imagerie thermique par fluorescence pour l'analyse de défaillance des flip chips

Imagerie thermique par fluorescence -- Optimisation de la technique -- Mesures absolues de température -- Mesures de températures sur les flip chips

Méthode hybride de reconnaissance d'activités pour les habitats intelligents

Le vieillissement de la population nord-américaine est un problème auquel il faudra faire face dans les prochaines années. L’espérance de vie des êtres humains ne cesse d’augmenter et bien que cela soit une bonne nouvelle, cette situation comporte de nombreux défis auxquels nous devrons trouver des solutions prochainement. Les personnes âgées en perte d’autonomie ont besoin d'aide quotidiennement et les ressources humaines disponibles ne seront certainement pas suffisantes. Pour remédier à la situation, les habitats intelligents sont certainement l’une des solutions les plus viables et prometteuses. Depuis quelques années, nombreuses sont les équipes de chercheurs à travers le monde qui travaillent à développer ce type de résidence. Principalement, les habitats permettraient d’apporter l'aide nécessaire aux personnes âgées afin qu’ils puissent continuer à vivre en toute sécurité et de façon autonome. Pour ce faire, les habitats sont habituellement munis de nombreux capteurs et effecteurs. Précisément, les capteurs permettent de recueillir des informations sur l’environnement et les effecteurs permettent d’interagir avec le résident. Cependant, afin d’être en mesure d’aider les résidents, les informations reçues doivent être traitées par des systèmes intelligents. Ces systèmes complexes tentent de comprendre et reconnaître les activités. Bien que les informaticiens puissent exploiter les algorithmes de reconnaissance existants, le contexte comporte son lot de défis. Le traitement de l’information doit se faire en temps réel et avec des capteurs non intrusifs. Sans compter l’incertitude dans la prise de connaissance qui est omniprésente et la variété des activités possibles qui est l’un des principaux problèmes auxquels les chercheurs font face. D’ailleurs, à ce sujet, les chercheurs s’entendent pour dire que l’utilisation d’un seul type de capteur pour reconnaître l'ensemble des activités est loin d’être suffisante. Des systèmes polyvalents qui utilisent plusieurs agents sont sans contredit nécessaires afin de pallier cette problématique. Afin de trouver des solutions viables, ce mémoire propose d’évaluer et de formaliser un nouveau système qui permet de reconnaître un grand éventail d’activités par sa robustesse et sa diversité. Le nouveau système hybride de reconnaissance d’activités utilise à la fois les informations traitées d’un système de localisation par radiofréquence et d’un système d’analyse de signatures électriques. Par conséquent, la contribution théorique de ce mémoire est de proposer un système hybride utilisant des données hétérogènes. Enfin, la contribution pratique et expérimentale de ce mémoire consiste en l’implémentation du modèle dans un laboratoire à la fine pointe de la technologie. Afin de valider la nouvelle approche, les résultats obtenus seront comparés avec ceux des autres approches connues

Étude et conception des filtres actifs en hautes fréquences

Ce projet de recherche porte sur la conception de filtres actifs à hautes fréquences destinés à supporter les spécifications de la technologie LMDS. Il vise à concevoir un type de filtre pouvant être construit sous la forme d’un circuit MMIC. Deux topologies ont été étudiées : le filtre transversal polynomial et le filtre à canaux multiples. Ce projet en est un uniquement de conception et de simulation et n’aborde pas la fabrication du circuit. Il a toutefois été réalisé en vue d’une réalisation dans les salles blanches de l’Université de Sherbrooke. La conception d’un gabarit passe-bas/passe-haut et d’un amplificateur de liaison a été effectuée dans le cadre de l’étude du filtre transversal polynomial. Toutefois, cette topologie n’a pas permis d’obtenir les caractéristiques souhaitées pour le filtre. Ceci s’explique entre autres par l’impossibilité d’insérer des éléments transversaux ayant une capacité d’entrée négligeable par rapport aux points d’insertion dans le circuit. À la suite de cette impasse, la topologie de filtre à canaux multiples a été étudiée. La conception à canaux multiples a été effectuée à partir de trois branches, chacune composée de deux amplificateurs identiques, conçus spécifiquement pour ce projet, ainsi que d’un filtre d’ordre N=3 de type Butterworth. Le circuit résultant a une bande passante de 400 MHz, pour une fréquence centrale de 28,1 GHz. Son gain en bande passante est supérieur à 4 dB et sa réjection meilleure que -80 dB. Les études sur le taux de rendement de production du circuit montrent que celui-ci est sensible aux tolérances des composants et qu’un grand soin devra être apporté à minimiser celles-ci lors de la réalisation. Les dispositifs électroniques utilisés nécessiteraient une surface légèrement supérieure à 10 mm[indice supérieur 2

Modèle multi-agents pour le filtrage collaboratif de l'information

Les systèmes de recommandation sont nés de la volonté de pallier le problème de surcharge d'information du web. Combinant des techniques de filtrage d'information, personnalisation, intelligence artificielle, réseaux sociaux et interaction personne-machine, les systèmes de recommandation fournissent à des utilisateurs des suggestions qui répondent à leurs besoins et préférences informationnelles. En effet, les systèmes de recommandation sont particulièrement sollicités dans les applications de commerce électronique. Cependant, ce type de système a été en grande partie confiné à une architecture centralisée. Récemment, l'architecture distribuée a connu une popularité croissante, comme en témoigne par exemple, les réseaux pair-à-pair (« peer-to-peer »), le calcul distribué (« Grid computing »), le web sémantique, etc., et s'impose peu à peu comme une alternative à l'approche client/serveur classique. L'hypothèse des chercheurs est que les systèmes de recommandation peuvent tirer profit d'une architecture distribuée. Dans cette thèse, nous étudions les défis que posent les systèmes de recommandation distribués et nous proposons une nouvelle architecture pair-à-pair, de filtrage collaboratif, basée sur la discrimination du voisinage. Nous étudions l'évolution de la performance, de la couverture et de la qualité des prédictions pour différentes techniques de recommandation. En outre, nous identifions la méthode de recommandation la plus efficace pour cette nouvelle architecture pair-à-pair. Bien que cette thèse se concentre essentiellement sur le domaine décentralisé de système de recommandation, nos contributions ne se limitent pas strictement à ce domaine de recherche. En effet, ces contributions touchent des problèmes de recherche dans plusieurs autres domaines de recherche (système multi-agents, gestions profils utilisateurs, réduction de la complexité computationnelle, collecte des préférences utilisateurs, PageRank, etc.). ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Filtrage de l'information, Filtrage collaboratif, Système de recommandation, Système distribué, Agent social

Commande non-linéaire d'un système décrit par des équations paraboliques : application au procédé de blanchiment

Modélisation et simulation -- Modélisation de réacteurs à paramètres répartis -- Modèle général d'un réacteur tubulaire -- Application à un réacteur de blanchiment -- Résolution d'équations aux dérivées partielles -- Solution analytique -- Résolutions numériques classiques -- Méthode de résolution numérique par alternance -- Commande d'un système à paramètres répartis -- Problématique, commande prédictive et commande par pré-approximation -- Problématique générale de commande -- Comportement en boucle ouverte -- Commande prédictive -- Commande adaptative par différences globales -- Stratégie de commande basée sur une post-approximation -- Analyse comparative des stratégies de commande