Modeling the power consumption of computing systems and applications through machine learning techniques

Au cours des dernières années, le nombre de systèmes informatiques n'a pas cesser d'augmenter. Les centres de données sont peu à peu devenus des équipements hautement demandés et font partie des plus consommateurs en énergie. L'utilisation des centres de données se partage entre le calcul intensif et les services web, aussi appelés informatique en nuage. La rapidité de calcul est primordiale pour le calcul intensif, mais pour les autres services ce paramètre peut varier selon les accords signés sur la qualité de service. Certains centres de données sont dits hybrides car ils combinent plusieurs types de services. Toutes ces infrastructures sont extrêmement énergivores. Dans ce présent manuscrit nous étudions les modèles de consommation énergétiques des systèmes informatiques. De tels modèles permettent une meilleure compréhension des serveurs informatiques et de leur façon de consommer l'énergie. Ils représentent donc un premier pas vers une meilleure gestion de ces systèmes, que ce soit pour faire des économies d'énergie ou pour facturer l'électricité à la charge des utilisateurs finaux. Les politiques de gestion et de contrôle de l'énergie comportent de nombreuses limites. En effet, la plupart des algorithmes d'ordonnancement sensibles à l'énergie utilisent des modèles de consommation restreints qui renferment un certain nombre de problèmes ouverts. De précédents travaux dans le domaine suggèrent d'utiliser les informations de contrôle fournies par le système informatique lui-même pour surveiller la consommation énergétique des applications. Néanmoins, ces modèles sont soit trop dépendants du type d'application, soit manquent de précision. Ce manuscrit présente des techniques permettant d'améliorer la précision des modèles de puissance en abordant des problèmes à plusieurs niveaux: depuis l'acquisition des mesures de puissance jusqu'à la définition d'une charge de travail générique permettant de créer un modèle lui aussi générique, c'est-à-dire qui pourra être utilisé pour des charges de travail hétérogènes. Pour atteindre un tel but, nous proposons d'utiliser des techniques d'apprentissage automatique.Les modèles d'apprentissage automatique sont facilement adaptables à l'architecture et sont le cœur de cette recherche. Ces travaux évaluent l'utilisation des réseaux de neurones artificiels et la régression linéaire comme technique d'apprentissage automatique pour faire de la modélisation statistique non linéaire. De tels modèles sont créés par une approche orientée données afin de pouvoir adapter les paramètres en fonction des informations collectées pendant l'exécution de charges de travail synthétiques. L'utilisation des techniques d'apprentissage automatique a pour but d'atteindre des estimateurs de très haute précision à la fois au niveau application et au niveau système. La méthodologie proposée est indépendante de l'architecture cible et peut facilement être reproductible quel que soit l'environnement. Les résultats montrent que l'utilisation de réseaux de neurones artificiels permet de créer des estimations très précises. Cependant, en raison de contraintes de modélisation, cette technique n'est pas applicable au niveau processus. Pour ce dernier, des modèles prédéfinis doivent être calibrés afin d'atteindre de bons résultats.The number of computing systems is continuously increasing during the last years. The popularity of data centers turned them into one of the most power demanding facilities. The use of data centers is divided into high performance computing (HPC) and Internet services, or Clouds. Computing speed is crucial in HPC environments, while on Cloud systems it may vary according to their service-level agreements. Some data centers even propose hybrid environments, all of them are energy hungry. The present work is a study on power models for computing systems. These models allow a better understanding of the energy consumption of computers, and can be used as a first step towards better monitoring and management policies of such systems either to enhance their energy savings, or to account the energy to charge end-users. Energy management and control policies are subject to many limitations. Most energy-aware scheduling algorithms use restricted power models which have a number of open problems. Previous works in power modeling of computing systems proposed the use of system information to monitor the power consumption of applications. However, these models are either too specific for a given kind of application, or they lack of accuracy. This report presents techniques to enhance the accuracy of power models by tackling the issues since the measurements acquisition until the definition of a generic workload to enable the creation of a generic model, i.e. a model that can be used for heterogeneous workloads. To achieve such models, the use of machine learning techniques is proposed. Machine learning models are architecture adaptive and are used as the core of this research. More specifically, this work evaluates the use of artificial neural networks (ANN) and linear regression (LR) as machine learning techniques to perform non-linear statistical modeling.Such models are created through a data-driven approach, enabling adaptation of their parameters based on the information collected while running synthetic workloads. The use of machine learning techniques intends to achieve high accuracy application- and system-level estimators. The proposed methodology is architecture independent and can be easily reproduced in new environments.The results show that the use of artificial neural networks enables the creation of high accurate estimators. However, it cannot be applied at the process-level due to modeling constraints. For such case, predefined models can be calibrated to achieve fair results.% The use of process-level models enables the estimation of virtual machines' power consumption that can be used for Cloud provisioning

De l'expérimentation sur des systèmes complexes en compatibilité électromagnétique, à leurs représentations et leurs analyses dans un espace géométrique abstrait.

La compatibilité électromagnétique (CEM) est un métier récent et difficile. Récent car c'est un métier apparu après guerre, même si quelques modèles (la diaphonie par exemple) sont plus anciens. Difficile car il met en jeu des systèmes complexes tel que nous le verrons, suivant la même problématique quelque part que d'autres sciences récentes telle l'écologie.La compatibilité électromagnétique implique les équations de l'électromagnétisme comme on peut s'en douter par sa dénomination, mais au sens général. Ce sont ainsi les équations de Maxwell qui déterminent les comportements des champs électromagnétiques mais aussi les équations des semi-conducteurs qui gèrent les flux de particules dans les composants. Ce système d'équations multiphysiques couplées ne permet pourtant que de modéliser l'échelle la plus petite des systèmes électroniques. A une échelle supérieure il faut considérer les équations de la logique et au plus hautes échelles toutes les techniques de la cybernétique : théorie des jeux, automatisme, etc.Je présente dans ce mémoire mon expérience en compatibilité électromagnétique dans les deux contextes industriel (depuis 1986) mais aussi partiellement académique (depuis 1995). Cette expérience conduit à une certaine compréhension des défaillances possibles des systèmes, ou en tout cas permet d'acquérir un recul nécessaire à l'étude des systèmes complexes en CEM. Pour analyser ces systèmes j'en suis venu à inventer une méthode à partir d'une autre, originellement conçue pour la modélisation des machines électriques, dite “ méthode de KRON ” (du nom de son auteur Gabriel KRON). Cette construction constitue depuis 1992 le thème récurrent de mes travaux scientifiques personnels. En la décrivant je réalise quelque part ma propre psychanalyse de chercheur, étape obligée avant de prétendre pouvoir travailler avec d'autres chercheurs.Il n'est pas possible de relater ici tous les travaux que j'ai pu mener de façon à adapter la méthode de KRON pour la CEM. J'ai choisi d'en présenter 4 parmi les travaux de recherche en CEM que j'ai pu aborder pour lesquels les apports de l'usage de la méthode de KRON sont, il me semble, les plus significatifs et aussi ceux pour lesquels l'effort de recherche a été pour moi le plus conséquent. Ces travaux portent sur :1. la modélisation des interactions en champ proche ;2. la modélisation pour la CEM des électroniques de puissance ;3. comment considérer les interactions dans des guides ou des cavités ;4. la modélisation des systèmes.Je balaie chacune de ces expériences de recherche après avoir évoqué l'origine du besoin de trouver une méthode autre que celles disponibles en 1986 quand je débutais en CEM

Approche d'éco-conception basée sur la combinaison de l'Analyse de Cycle de Vie et de l'Analyse de Sensibilité.: Cas d'application sur le cycle de vie du matériau d'isolation thermique biosourcé, le béton de chanvre.

The purpose of this PhD thesis is to establish an eco-design method based on Life Cycle Assessment, that should allow identifying action levers specific for each economic actor of the life cycle of a product, for improved environmental performances. Life Cycle Assessment was coupled with two methods of sensitivity analysis in five steps: (i) definition of objectives and system, (ii) modeling calculation of inventory and impact indicators with different approaches according to foreground and background sub-systems, (iii) characterization of parameters using a typology specific to possibilities of control of the considered economic actor, (iv) application of two sensitivity analysis methods (Morris and Sobol) and (v) results interpretation in order to identify potential efficient improvements.The approach was applied on the hemp concrete insulation product, including agricultural production, industrial transformation of hemp fibers, and use of hemp concrete as a thermal insulator for buildings.The approach provides potential technological scenarios improving environmental performances for each single economic actor of the product’s life cycle.Performing the method presently requires additional information, but will probably be paid back in the future by driving more robust choices for a given product.L’objectif de ce travail de thèse est d’établir une méthode d’éco-conception basée sur l’Analyse de Cycle de Vie, qui doit permettre d’identifier des leviers d’actions environnementaux propres à chacun des différents acteurs économiques intervenant dans le cycle de vie d’un produit. L’Analyse de Cycle de Vie a été couplée avec deux méthodes d’analyse de sensibilité, suivant cinq étapes décrites dans le mémoire : (i) la définition des objectifs et du système, (ii) la modélisation du calcul de l’inventaire et des indicateurs d’impacts avec des approches différenciées en premier et arrière-plan, (iii) la caractérisation des paramètres utilisés avec une typologie définie selon les possibilités d’action de l’acteur économique concerné, (iv) la réalisation successive de deux méthodes d’analyse de sensibilité (Morris et Sobol) sur le modèle défini, (v) l’interprétation des résultats en vue de proposer des pistes efficaces d’amélioration. L’approche établie a été appliquée au cycle de vie du béton de chanvre, avec l’étude des étapes de production agricole, de transformation des fibres de chanvre et d’utilisation du béton de chanvre comme isolant thermique dans le bâtiment.L’approche permet d’identifier des scénarios technologiques potentiels, permettant d’améliorer les performances environnementales, pour chacun des acteurs du cycle de vie du produit. Mettre en œuvre cette approche actuellement nécessite un surcroît d’informations, mais présente un gain à long terme car elle permet d’effectuer des choix robustes pour un produit donné

RIODD 2016 « Energie, environnement et mutations sociales »

International audienceLe RIODD a tenu son 11ème congrès annuel du mercredi 6 au vendredi 8 juillet 2016 à St-Etienne. Il s'est déroulé à l'Ecole des Mines de Saint-Étienne. L’organisation de ce 11ème congrès annuel du RIODD était portée par l’Institut Henri Fayol de l’Ecole des Mines de St-Etienne. Cette manifestation scientifique à caractère pluridisciplinaire et de dimension internationale s’est inscrite dans le cadre du Bicentenaire de l’Ecole des Mines de St-Etienne en 2016

Méthodologie de transformation leagile en développement de produits pour l'industrie du luxe

Les entreprises de l industrie du luxe sont aujourd hui soumises à une pression constante de la part des marchés pour développer et produire une plus grande variété de nouveaux produits dans des délais toujours plus courts. Néanmoins, cela doit se réaliser en répondant tout à la fois aux critères fondamentaux de l industrie tels que concevoir l unique, réaliser l extravagance et rendre le produit à son plus haut niveau de qualité. L amélioration des processus de développement de produits par les paradigmes du lean et de l agilité connus sous le terme leagility peut apporter des réponses à ces défis. Poursuivis conjointement, les objectifs du lean et de l agilité se focalisent d une part sur l élimination des gaspillages tout en créant un flux continu sur la chaîne de valeur et d autre part, se concentrent sur une réponse proactive face à la demande des marchés. Cependant, considérant la multiplicité de techniques et d outils leagiles, il n est pas simple pour une organisation de sélectionner les initiatives de transformation les plus performantes ainsi que les activités à réaliser afin de répondre efficacement aux besoins d amélioration spécifique relatifs aux objectifs stratégiques de l entreprise. Définir, déployer et piloter un plan de transformation cohérent par rapport à la vision de l organisation et considérant son niveau de maturité d adoption des bonnes pratiques en développement de produits requièrent une rigueur et une implication soutenue des membres de l organisation ainsi qu une vision claire des objectifs à atteindre lesquels s illustreront par des résultats tangibles et mesurables. Reconnaissant cette difficulté industrielle, cette thèse propose une méthodologie de transformation leagile en développement de produits permettant de conduire la transformation d une organisation sur tout son cycle de vie allant de l initialisation de la vision jusqu au pilotage des initiatives d amélioration leagiles de manière incrémentale. En d autres termes, l approche soutient les utilisateurs et les guide dans la conduite d un diagnostic de maturité, dans la sélection des leviers d amélioration appropriés, dans le choix des outils et des techniques d amélioration associés ainsi que dans la construction et dans le déploiement d un plan d intervention reposant sur une séquence détaillée d activités prenant en compte les bonnes pratiques de la conduite du changement..Luxury industry companies are subjected to constant pressure from markets to develop and produce more varieties of new products in shorter delays. Nevertheless, this must be realized without compromising fundamental criterion such as designing unique products, developing extravagance, achieving top quality level and renewing the offering while, at the same time, retaining the brand image and elitism of the product. Lean and agile concepts, known by the term leagility , offer potential answers for facing these challenges and to improve product development processes . Pursued together, lean and agile objectives focalize on waste elimination while creating a continuous flow on the value chain. However, considering the large number of leagile techniques and tools, it is not easy for an organization to select the most efficient transformation initiatives and the most adequate activities to be implemented to meet achieve their strategic objectives. Defining, deploying, and steering a consistent transformation plan in line with the organisation s vision and its level of maturity in terms of adoption of best practices calls for rigour and considerable involvement of the organisation members, as well as a clear vision of the objectives to be achieved. This thesis proposes a leagile transformation methodology for guiding industrials in a product development organisation transformation along its entire life cycle from the definition of a clear vision to the deployment of leagile improvement initiatives. The proposed approach supports users in conducting a maturity diagnostic, in selecting appropriate levers for improvement, in choosing related tools and related improvement techniques with the aim of constructing, and rolling out a transformation plan which relies on change management best practices.PARIS-Arts et Métiers (751132303) / SudocSudocFranceF

Méthodes de traitement numérique du signal pour l'annulation d'auto-interférences dans un terminal mobile

Radio frequency transceivers are now massively multi-standards, which meansthat several communication standards can cohabit in the same environment. As a consequence,analog components have to face critical design constraints to match the differentstandards requirements and self-interferences that are directly introduced by the architectureitself are more and more present and detrimental. This work exploits the dirty RFparadigm : we accept the signal to be polluted by self-interferences and we develop digitalsignal processing algorithms to mitigate those aforementioned pollutions and improve signalquality. We study here different self-interferences and propose baseband models anddigital adaptive algorithms for which we derive closed form formulae of both transientand asymptotic performance. We also propose an original adaptive step-size overlay toimprove transient performance of our method. We finally validate our approach on a systemon chip dedicated to cellular communications and on a software defined radio.Les émetteurs-récepteurs actuels tendent à devenir multi-standards c’est-àdireque plusieurs standards de communication peuvent cohabiter sur la même puce. Lespuces sont donc amenées à traiter des signaux de formes très différentes, et les composantsanalogiques subissent des contraintes de conception de plus en plus fortes associées au supportdes différentes normes. Les auto-interférences, c’est à dire les interférences généréespar le système lui-même, sont donc de plus en plus présentes, et de plus en plus problématiquesdans les architectures actuelles. Ces travaux s’inscrivent dans le paradigmede la « radio sale » qui consiste à accepter une pollution partielle du signal d’intérêtet à réaliser, par l’intermédiaire d’algorithmes, une atténuation de l’impact de ces pollutionsauto-générées. Dans ce manuscrit, on s’intéresse à différentes auto-interférences(phénomène de "spurs", de "Tx leakage", ...) dont on étudie les modèles numériques etpour lesquelles nous proposons des stratégies de compensation. Les algorithmes proposéssont des algorithmes de traitement du signal adaptatif qui peuvent être vus comme des« algorithmes de soustraction de bruit » basés sur des références plus ou moins précises.Nous dérivons analytiquement les performances transitionnelles et asymptotiques théoriquesdes algorithmes proposés. On se propose également d’ajouter à nos systèmes unesur-couche originale qui permet d’accélérer la convergence, tout en maintenant des performancesasymptotiques prédictibles et paramétrables. Nous validons enfin notre approchesur une puce dédiée aux communications cellulaires ainsi que sur une plateforme de radiologicielle

L'industrie du Lobbying. Les stratégies d'influence des groupements de consommateurs en Europe, à l'heure d'Internet

The research focuses on how in Europe consumer groups attempt to increase their power by developing their influence strategies within the lobbying industry. We also try to assess the impact of the Internet on their level of competitiveness and their ability to influence. We have made use of theoretical reflections relevant to analysing the lobbying, such as the concept of influence, various concepts of the industrial economy, and consumer groups. We conclude from our review that lobbying consumer groups are fully-fledged stakeholders (Freeman, 1984). We propose our own definition of lobbying as well as an improved view of the lobbying-mix in conjunction with Internet usages. We observe the emergence of a new force (Porter, 1979, 2008) : the one of lobbying, which innervates in a concealed way the whole structure of any industry. The lobbying industry lives on its highly added value offer of services and has a double tradable asset. Our strategy to confront reality is twofold. We have conducted two case studies as well as a qualitative survey with a population of consumer associations representing 31 European countries, thus enabling us to offer a complete overview of the existing landscape. Our theoretical and methodological contributions include a description and a definition of the lobbying industry. They are also related to the very notion of influence strategy and research on consumer groups. Operational contributions concern the analysis and understanding of the role and strategies of consumer associations at the European level, interactions between actors of the lobbying industry, and the impact of the Internet on the influence strategies of consumer associations.Notre recherche porte sur la façon dont en Europe les groupements des consommateurs cherchent à gagner en pouvoir en développant leurs stratégies d’influence au sein de l’industrie du lobbying. Nous avons aussi cherché à évaluer l’incidence d’Internet sur leur degré de compétitivité et leur capacité d’influence. Nous avons mobilisé des éléments de réflexion théorique utiles à l’analyse du lobbying, tels que le concept d’influence, divers concepts de l’économie industrielle et les groupements de consommateurs. Nous concluons que les groupements de consommateurs lobbyistes sont des stakeholders (Freeman, 1984) à part entière et nous proposons notre propre définition du lobbying, ainsi qu’un enrichissement du lobbying-mix en lien avec Internet. Nous faisons le constat de l’émergence d’une nouvelle force (Porter, 1979, 2008), celle du lobbying, qui innerve de façon larvée l’ensemble de la structure de toute industrie. Notre stratégie d’accès au réel s’est construite autour de deux études de cas et d’une enquête qualitative auprès d’une population d’associations de consommateurs de 31 pays d’Europe, permettant de faire une synthèse exhaustive de l’existant. Nos apports théoriques et méthodologiques comprennent une description et une définition de l’industrie du lobbying. Ils concernent aussi la notion de stratégie d’influence et la recherche sur les groupements de consommateurs. Les apports opérationnels concernent l’analyse et la compréhension du rôle et des stratégies des associations de consommateurs à l’échelle européenne, des interactions entre acteurs de l’industrie du lobbying et de l’impact d’Internet sur les stratégies d’influence des associations de consommateurs

Factors Influencing Customer Satisfaction towards E-shopping in Malaysia

Online shopping or e-shopping has changed the world of business and quite a few people have decided to work with these features. What their primary concerns precisely and the responses from the globalisation are the competency of incorporation while doing their businesses. E-shopping has also increased substantially in Malaysia in recent years. The rapid increase in the e-commerce industry in Malaysia has created the demand to emphasize on how to increase customer satisfaction while operating in the e-retailing environment. It is very important that customers are satisfied with the website, or else, they would not return. Therefore, a crucial fact to look into is that companies must ensure that their customers are satisfied with their purchases that are really essential from the ecommerce’s point of view. With is in mind, this study aimed at investigating customer satisfaction towards e-shopping in Malaysia. A total of 400 questionnaires were distributed among students randomly selected from various public and private universities located within Klang valley area. Total 369 questionnaires were returned, out of which 341 questionnaires were found usable for further analysis. Finally, SEM was employed to test the hypotheses. This study found that customer satisfaction towards e-shopping in Malaysia is to a great extent influenced by ease of use, trust, design of the website, online security and e-service quality. Finally, recommendations and future study direction is provided. Keywords: E-shopping, Customer satisfaction, Trust, Online security, E-service quality, Malaysia