Méthodes itératives parallèles : applications en neutronique et en mécanique des fluides

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal

Etude de la Propagation d'Ondes Linéaires et Non Linéaires. Application à la Mécanique des Fluides et à la Physique des Plasmas

This contribution’s topic is the resolution of the hyperbolic system which describes a compressible flow in a perfect or real situation. It is always in a compressible case and a turbulent model or a multicomponent isentropic turbulent model can be associated.Different schemes are tested as - Sαβ scheme or TVD scheme-An extension to generalized geometry is purposed in 2D or 3D.For chemical aspects, the ZND theory is under control with connection of second order method.In the same way, MHD or turbulent problems are developed with computations for compressible situations.Implicit aspects are investigated that show the loss of knowledge in large CFL even if computation can be driven for all time steps.At the end, for Plasma situations in which pressure effects can be neglected, there is a loss of hypertonicity that requires investigation in generated problems.We don’t present numerical simulations that are exhibited in another paper

Techniques efficaces basées sur des vues matérialisées pour la gestion des données du Web (algorithmes et systèmes)

Le langage XML, proposé par le W3C, est aujourd hui utilisé comme un modèle de données pour le stockage et l interrogation de grands volumes de données dans les systèmes de bases de données. En dépit d importants travaux de recherche et le développement de systèmes efficace, le traitement de grands volumes de données XML pose encore des problèmes des performance dus à la complexité et hétérogénéité des données ainsi qu à la complexité des langages courants d interrogation XML. Les vues matérialisées sont employées depuis des décennies dans les bases de données afin de raccourcir les temps de traitement des requêtes. Elles peuvent être considérées les résultats de requêtes pré-calculées, que l on réutilise afin d éviter de recalculer (complètement ou partiellement) une nouvelle requête. Les vues matérialisées ont fait l objet de nombreuses recherches, en particulier dans le contexte des entrepôts des données relationnelles.Cette thèse étudie l applicabilité de techniques de vues matérialisées pour optimiser les performances des systèmes de gestion de données Web, et en particulier XML, dans des environnements distribués. Dans cette thèse, nos apportons trois contributions.D abord, nous considérons le problème de la sélection des meilleures vues à matérialiser dans un espace de stockage donné, afin d améliorer la performance d une charge de travail des requêtes. Nous sommes les premiers à considérer un sous-langage de XQuery enrichi avec la possibilité de sélectionner des noeuds multiples et à de multiples niveaux de granularités. La difficulté dans ce contexte vient de la puissance expressive et des caractéristiques du langage des requêtes et des vues, et de la taille de l espace de recherche de vues que l on pourrait matérialiser.Alors que le problème général a une complexité prohibitive, nous proposons et étudions un algorithme heuristique et démontrer ses performances supérieures par rapport à l état de l art.Deuxièmement, nous considérons la gestion de grands corpus XML dans des réseaux pair à pair, basées sur des tables de hachage distribuées. Nous considérons la plateforme ViP2P dans laquelle des vues XML distribuées sont matérialisées à partir des données publiées dans le réseau, puis exploitées pour répondre efficacement aux requêtes émises par un pair du réseau. Nous y avons apporté d importantes optimisations orientées sur le passage à l échelle, et nous avons caractérisé la performance du système par une série d expériences déployées dans un réseau à grande échelle. Ces expériences dépassent de plusieurs ordres de grandeur les systèmes similaires en termes de volumes de données et de débit de dissémination des données. Cette étude est à ce jour la plus complète concernant une plateforme de gestion de contenus XML déployée entièrement et testée à une échelle réelle.Enfin, nous présentons une nouvelle approche de dissémination de données dans un système d abonnements, en présence de contraintes sur les ressources CPU et réseau disponibles; cette approche est mise en oeuvre dans le cadre de notre plateforme Delta. Le passage à l échelle est obtenu en déchargeant le fournisseur de données de l effort de répondre à une partie des abonnements. Pour cela, nous tirons profit de techniques de réécriture de requêtes à l aide de vues afin de diffuser les données de ces abonnements, à partir d autres abonnements.Notre contribution principale est un nouvel algorithme qui organise les vues dans un réseau de dissémination d information multi-niveaux ; ce réseau est calculé à l aide d outils techniques de programmation linéaire afin de passer à l échelle pour de grands nombres de vues, respecter les contraintes de capacité du système, et minimiser les délais de propagation des information. L efficacité et la performance de notre algorithme est confirmée par notre évaluation expérimentale, qui inclut l étude d un déploiement réel dans un réseau WAN.XML was recommended by W3C in 1998 as a markup language to be used by device- and system-independent methods of representing information. XML is nowadays used as a data model for storing and querying large volumes of data in database systems. In spite of significant research and systems development, many performance problems are raised by processing very large amounts of XML data. Materialized views have long been used in databases to speed up queries. Materialized views can be seen as precomputed query results that can be re-used to evaluate (part of) another query, and have been a topic of intensive research, in particular in the context of relational data warehousing. This thesis investigates the applicability of materialized views techniques to optimize the performance of Web data management tools, in particular in distributed settings, considering XML data and queries. We make three contributions.We first consider the problem of choosing the best views to materialize within a given space budget in order to improve the performance of a query workload. Our work is the first to address the view selection problem for a rich subset of XQuery. The challenges we face stem from the expressive power and features of both the query and view languages and from the size of the search space of candidate views to materialize. While the general problem has prohibitive complexity, we propose and study a heuristic algorithm and demonstrate its superior performance compared to the state of the art.Second, we consider the management of large XML corpora in peer-to-peer networks, based on distributed hash tables (or DHTs, in short). We consider a platform leveraging distributed materialized XML views, defined by arbitrary XML queries, filled in with data published anywhere in the network, and exploited to efficiently answer queries issued by any network peer. This thesis has contributed important scalability oriented optimizations, as well as a comprehensive set of experiments deployed in a country-wide WAN. These experiments outgrow by orders of magnitude similar competitor systems in terms of data volumes and data dissemination throughput. Thus, they are the most advanced in understanding the performance behavior of DHT-based XML content management in real settings.Finally, we present a novel approach for scalable content-based publish/subscribe (pub/sub, in short) in the presence of constraints on the available computational resources of data publishers. We achieve scalability by off-loading subscriptions from the publisher, and leveraging view-based query rewriting to feed these subscriptions from the data accumulated in others. Our main contribution is a novel algorithm for organizing subscriptions in a multi-level dissemination network in order to serve large numbers of subscriptions, respect capacity constraints, and minimize latency. The efficiency and effectiveness of our algorithm are confirmed through extensive experiments and a large deployment in a WAN.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Intelligence artificielle et robotique bio-inspirée : modélisation de fonctions d'apprentissage par réseaux de neurones à impulsions

Cette thèse a comme objectif de permettre une avancée originale dans le domaine de l'informatique cognitive, plus précisément en robotique bio-inspirée. L'hypothèse défendue est qu'il est possible d'intégrer différentes fonctions d'apprentissage, élaborées et incarnées pour des robots virtuels et physiques, à un même paradigme de réseaux de neurones à impulsions agissant comme cerveaux-contrôleurs. La conception de règles d'apprentissage et la validation de l'hypothèse de recherche reposent sur la simulation de mécanismes cellulaires à base de plasticité synaptique et sur la reproduction de comportements adaptatifs des robots. Cette thèse par articles cible trois types d'apprentissage de complexité incrémentale : l'habituation comme forme d'apprentissage non associatif et les conditionnements classiques et opérants comme formes d'apprentissage associatif. L'analyse détaillée, de la synapse au comportement, et validée par des études expérimentales provenant d'invertébrés tels que le ver nématode Caenorhabditis elegans. Pour chacune de ces règles, un algorithme novateur a été proposé, conduisant à la publication d'un article scientifique. Ces règles d'apprentissage ont été modélisées en développant certains paramètres temporels et des circuits neuronaux précis. Incidemment, la granularité du temps des réseaux de neurones à impulsions (RNAI) est établie au niveau du simple potentiel d'action plutôt qu'au niveau du taux moyen de décharge par unité de temps, comme c'est le cas pour les réseaux de neurones artificiels traditionnels. Cette propriété des RNAI s'est avérée être un atout suffisant pour préférer leur utilisation pour des robots évoluant dans le monde réel. L'élaboration du modèle computationnel d'apprentissage pour des robots a requis de tester d'abord les hypothèses sur des simulations virtuelles. Puisqu'aucun simulateur n'avait les capacités suffisantes pour tester notre hypothèse, soit d'intégrer des RNAI, des structures de robots, et des interfaces pour l'exportation des RNAI vers des plateformes physiques et des environnements virtuels 3D suffisamment complexes, il a été nécessaire de développer, en parallèle de la thèse, un logiciel novateur (SIMCOG), permettant une étude analytique par le suivi dynamique des variables, des synapses de RNAI jusqu'aux comportements d'un ou plusieurs robots virtuels ou physiques. Finalement, outre l'intégration de plusieurs fonctions différentes d'apprentissage dans des RNAI, une autre des conclusions de ce travail suggère que des robots virtuels et physiques peuvent apprendre et s'adapter au niveau comportemental, de façon similaire aux agents naturels. Ces observations comportementales sont basées sur la simulation de mécanismes de plasticité synaptique modulés par des variables temporelles relatives aux stimuli physiques et aux activités cellulaires neuronales.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Intelligence artificielle, Cognition, Simulateur, Robotique bio-inspirée, Réseaux de neurones artificiels à impulsions, Apprentissage, Habituation, Conditionnement classique, Conditionnement opérant, Plasticité synaptiqu

Etude et modélisation hydropédologique d'un bassin versant de la zone sahélo-soudanienne au Burkina-Faso (utilisation du modèle "SOURCE")

Cette thèse a pour objectif la mise au point d'une modélisation hydropédologique d'un bassin versant préalable à une modélisation des comportements hydriques de ce bassin. Les conceptions de la modélisation hydrologique sont traditionnellement orientées vers la recherche des crues maximales pour les études d'ouvrages d'art. Elles ont cependant évolué et se préoccupent également aujourd'hui d'étudier les phénomènes plus globalement en étudiant les besoins en eau des cultures et l'assainissement des sols. Nous exposons les principes et le fonctionnement théorique d'un modèle hydropédologique spatialisé. Il intègre les différenciations spatiales du fonctionnement hydrique des sols d'un paysage restreint pour les besoins de l'expérimentation à un bassin versant. Il permettra d'étudier la gestion des bilans d'eau d'une aire de réception des précipitations et d'évaluer sa contribution au ruissellement à la redistribution de l'eau dans le sol et vers la nappe et à sa consommation par la végétation. Nous aborderons les concepts de base, la modélisation de la couverture pédologique en organisation de volumes hydropédologiques, la spatialisation du système pédologique, le fonctionnement hydrodynamique dans le temps et l'espace et l'ensemble des fonctions de transfert propres au transfert hydrique dans les sols. L'étude de terrain qui permet d'établir cette modélisation recouvre la caractérisation physique du milieu. On établit une base d'informations concernant le milieu physique d'un bassin versant du Nord Burkina Faso en zone climatique sahélo-soudanienne, de substrat granitique fissuré. Puis nous poursuivrons cette description générale par une approche plus précise de l'hydrologie du bassin versant: l'hydrographie, les fonctionnements hydrologiques élémentaires des surfaces caractéristiques des aires contributives, et le comportement hydrique naturel des sols. La télédétection, l'analyse d'images permettent une bonne compréhension des répartitions spatiales des classes d'états de surface et constituent un préalable utile à la modélisation. L'étude du milieu pédologique, présente trois phases: Une étude générale des organisations pédologiques du bassin et des principales caractéristiques des sols. Une étude du milieu poreux et des propriétés hydriques des volumes du sol. La typologie des volumes hydropédologiques et leurs classifications en volumes caractérisés par leurs propriétés propres au transfert et au stockage d'eau. Cette modélisation en volumes hydropédologiques donne lieu à la compartimentation de la couverture pédologique aboutissant à un bassin composé de 17 séquences de volumes hydropédologiques de référence. L'ensemble des données du système d'information réunies au travers de la modélisation de la couverture pédologique, des états de surfaces et de l'étude des propriétés hydropédologiques constitue la base de données physique du milieu. Le modèle "SOURCE" modélise dans le temps et l'espace le devenir de l'eau entrant dans le système. On en examine la cohérence des résultats, dans l'état actuel de son développement, en critiquant les informations issues du modèle sous la forme de chroniques de lames ruisselées et d'évapotranspiration, de profils d'eau stockée: - au niveau de parcelles agronomiques expérimentales constituant des micro bassins versants. - au niveau du bassin versant de 3 km2. La modélisation du bassin versant sur deux années contrastées permet généralement de confirmer les résultats obtenus, sur les parcelles, par ce modèle et d'en évaluer assez clairement les limites. Nous concluons sur les améliorations à apporter au modèle. (Résumé d'auteur

Programming with Specifications

This thesis explores the use of specifications for the construction of correct programs. We go beyond their standard use as run-time assertions, and present algorithms, techniques and implementations for the tasks of 1) program verification, 2) declarative programming and 3) software synthesis. These results are made possible by our advances in the domains of decision procedure design and implementation. In the first part of this thesis, we present a decidability result for a class of logics that support user-defined recursive function definitions. Constraints in this class can encode expressive properties of recursive data structures, such as sortedness of a list, or balancing of a search tree. As a result, complex verification conditions can be stated concisely and solved entirely automatically. We also present a new decision procedure for a logic to reason about sets and constraints over their cardinalities. The key insight lies in a technique to decompose con- straints according to mutual dependencies. Compared to previous techniques, our algorithm brings significant improvements in running times, and for the first time integrates reasoning about cardinalities within the popular DPLL(T ) setting. We integrated our algorithmic ad- vances into Leon, a static analyzer for functional programs. Leon can reason about constraints involving arbitrary recursive function definitions, and has the desirable theoretical property that it will always find counter-examples to assertions that do not hold. We illustrate the flexibility and efficiency of Leon through experimental evaluation, where we used it to prove detailed correctness properties of data structure implementations. We then illustrate how program specifications can be used as a high-level programming construct ; we present Kaplan, an extension of Scala with first-class logical constraints. Kaplan allows programmers to create, manipulate and combine constraints as they would any other data structure. Our implementation of Kaplan illustrates how declarative programming can be incorporated into an existing mainstream programming language. Moreover, we examine techniques to transform, at compile-time, program specifications into efficient executable code. This approach of software synthesis combines the correctness benefits of declarative programming with the efficiency of imperative or functional programming

Proceedings of the 19th Sound and Music Computing Conference

Proceedings of the 19th Sound and Music Computing Conference - June 5-12, 2022 - Saint-Étienne (France). https://smc22.grame.f

Modelization of generation cost and demand uncertainties in power system optimization problems and in nodal marginal price calculations

Tese de doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Instituto Politécnico de Leiria. 200