Structuration de données par apprentissage non-supervisé : applications aux données textuelles

En fouille de données, le succès d'une méthode tient au fait qu'elle permet de répondre par un algorithme intuitif à un besoin pratique bien théorisé. C'est avec cet éclairage que nous présentons un ensemble de contributions, élaborées durant ces dix dernières années, et répondant au besoin pratique de structurer automatiquement un ensemble de données. Dans un premier temps nous proposons de nouveaux modèles théoriques de structuration complexe en classes d’individus ; il s’agit alors d'extraire automatiquement d'un ensemble de données, des structures de classification plus proches de leur organisation réelle telle qu’observée (classification recouvrante, formes symétriques), de rendre ces structures à la fois robustes (tolérance au bruit) et manipulables par l’homme (visualisation, paramétrage) et enfin d’être en mesure de les expliquer (sémantique des classes). Dans un second temps nous nous intéressons aux données textuelles via la mise en oeuvre de modèles rendant compte de la structure thématique d’une collection de textes courts dans un contexte de recherche d’information ; enfin, nous présentons un méta-modèle permettant d’apprendre automatiquement un modèle de structuration sémantique d’un ensemble de termes

Contribution à la surveillance des systèmes de production à l'aide des réseaux de neurones dynamiques : Application à la e-maintenance

Alain BOURJAULT : Professeur à l'ENSMM de Besançon, Jean-Marc FAURE : Professeur à l'ISMCM-CESTI de Paris Denis HAMAD : Professeur à Université du Littoral Côte d'Opale, Calais Raphaël LABOURIER : PDG Sté. AVENSY Ingénierie, Besançon Daniel NOYES : Professeur à l'ENI de Tarbes Daniel RACOCEANU : Maître de Conférences à l'Université de Franche-Comté Jean-Pierre THOMESSE : Professeur à l'ENSEM-INPL de Nancy, Noureddine ZERHOUNI : Professeur à l'ENSMM de BesançonThe industrial monitoring methods are divided into two categories: monitoring methods based on the existence of the equipment formal model, and those which not use any equipment formal model. Generally, there are many uncertainties in the formal model and for complex industrial equipment, it is very difficult to obtain a correct mathematical model. This thesis presents an application of the artificial neural networks to the industrial monitoring. We propose a new architecture of Radial Basis Function Networks which exploits the dynamic properties of the locally recurrent architectures for taking into account the input data temporal aspect. Indeed, the consideration of the dynamic aspect requires rather particular neural networks architectures with special training algorithms which are often very complicated. In this sense, we propose an improved version of the k-means algorithm which allows to determine easily the neural network parameters. The validation tests show that at the convergence of the learning algorithm, the neural network is situated in the zone called « good generalization zone ». The neural network was then decomposed into elementary functions easily interpretable in industrial automation languages. The applicative part of this thesis shows that a real-time monitoring treatment is possible thanks to the automation architectures. The neural network loaded in a PLC is completely configurable at distance by the TCP/IP communication protocol. An Internet connection allows then a distant expert to follow the evolution of its equipment, and also to validate the artificial neural network learning.Les méthodes de surveillance industrielle sont divisées en deux catégories : méthodes de surveillance avec modèle formel de l'équipement, et méthodes de surveillance sans modèle de l'équipement. Les modèles mathématiques formels des équipements industriels sont souvent entachés d'incertitudes et surtout difficiles à obtenir. Cette thèse présente l'application des réseaux de neurones artificiels pour la surveillance d'équipements industriels. Nous proposons une architecture de Réseaux à Fonctions de base Radiales qui exploite les propriétés dynamiques des architectures localement récurrentes pour la prise en compte de l'aspect temporel des données d'entrée. En effet, la prise en compte de l'aspect dynamique nécessite des architectures de réseaux de neurones particulières avec des algorithmes d'apprentissage souvent compliqués. Dans cette optique, nous proposons une version améliorée de l'algorithme des k-moyennes qui permet de déterminer aisément les paramètres du réseau de neurones. Des tests de validation montrent qu'à la convergence de l'algorithme d'apprentissage, le réseau de neurones se situe dans la zone appelée « zone de bonne généralisation ». Le réseau de neurones a été ensuite décomposé en fonctions élémentaires facilement interprétables en langage automate. La partie applicative de cette thèse montre qu'un traitement de surveillance en temps réel est possible grâce aux architectures à automates programmables industriels. Le réseau de neurones chargé dans l'automate est entièrement configurable à distance par le protocole de communication TCP/IP. Une connexion Internet permet alors à un expert distant de suivre l'évolution de son équipement et également de valider l'apprentissage du réseau de neurones artificiel

Généralisation des k-moyennes pour produire des recouvrements ajustables

Voir : http://editions-rnti.fr/?inprocid=1001932National audienceLa recherche de groupes non-disjoints à partir de données non-étiquetéesest une problématique importante en classification non-supervisée. Laclassification recouvrante (Overlapping clustering) contribue à la résolution deplusieurs problèmes réels qui nécessitent la détermination de groupes qui se chevauchent.Cependant, bien que les recouvrements entre groupes soient tolérésvoire encouragés dans ces applications, il convient de contrôler leur importance.Nous proposons dans ce papier des généralisations de k-moyennes offrant lecontrôle et le paramétrage des recouvrements. Deux principes de régulation sontmis en place, ils visent à contrôler les recouvrements relativement à leur tailleet à la dispersion des classes. Les expérimentations réalisées sur des jeux dedonnées réelles, montrent l’intérêt des principes proposés

Etude théorique de la réaction C+CH

The reaction of interstellar interest C(3Pg) + CH(X2Π) → C2 + H presents a very complicated dynamics reflecting the complexity of the topology of the potential energy surfaces (PES) involved in the reaction process. The ab initio study (CASSCF level) of several surfaces shows that the C2 molecule can be produced in different electronic states even at very low temperature. Ab initio of higher accuracy (MRCI level) provided the required information for an analytical representation of the different PES involved. The fitting of these surfaces has been limited to the two lowest electronic states, namely C2H(X2Σ+) and C2H(A2Π). These two electronic states give rise to two 2A’ states and one 2A’’ state when the C2H system is bent. The two 2A’ electronic states display an avoided crossing arising from the crossing of the states C2H(X2Σ+) and C2H(A2Π). We have chosen the “ Double Many Body Expansion ” (DMBE) method to represent these three PES analytically. Two different models have been used to describe the two 2A’states. The first one is based on an adiabatic representation and is not able to represent the conical intersection between the X2Σ+ and A2Π states. The second one uses a diabatic representation that enables a rigorous description of these PES. The classical trajectories simulation on the PES issued from the first model provided an estimation of state selected rate constants. A more realistic treatment of the dynamics taking into account the non adiabatic transitions has been achieved using the diabatic model for the 2A’ electronic states. The study of the energetic and angular distributions on the products revealed some statistical behaviour in the dynamics.La réaction d’intérêt interstellaire C(3Pg) + CH(X2Π) → C2 + H présente une dynamique extrêmement compliquée reflétant la topologie complexe des surfaces d’énergie potentielle (SEP) mise en jeu dans le mécanisme réactionnel. L’étude ab initio (niveau CASSCF) de ces différentes surfaces a permis de montrer que la molécule C2 peut être formée dans différents états électroniques même à très basse température. Des calculs ab initio de meilleure qualité (niveau MRCI) nous ont permis d’obtenir les informations nécessaires en vue d’une représentation analytique des différentes SEP mises en jeu. Nous avons restreint la modélisation de ces surfaces aux deux états électroniques les plus bas, à savoir C2H(X2Σ+) et C2H(A2Π). Ces deux états électroniques donnent naissance à deux états 2A’ et un état 2A’’ lorsque le système C2H est coudé. Les deux états électroniques 2A’ présentent un croisement évité résultant du croisement des états C2H(X2Σ+) et C2H(A2Π). Nous avons choisi la méthode “ Double Many Body Expansion ” (DMBE) pour représenter analytiquement ces trois SEP. Deux modèles différents ont été utilisés pour décrire les deux états 2A’. Le premier fait appel à une représentation adiabatique et ne permet pas de représenter l’intersection conique entre les états X2Σ+ et A2Π. Le deuxième utilise une représentation diabatique permettant une description rigoureuse de ces SEP. La simulation de trajectoires classiques sur les SEP issues du premier modèle nous a permis de donner une estimation des constantes de vitesse thermiques. Un traitement plus réaliste de la dynamique, à travers la prise en compte des transitions non-adiabatiques, a été réalisé en utilisant le modèle diabatique pour les états électroniques 2A’. L’étude des distributions énergétiques et angulaires sur les produits a permis de révéler des caractères statistiques et d’autres non statistiques dans le comportement de la dynamique réactionnelle

Étude phénoménologique et modélisation d'un réacteur catalytique à membrane pour la valorisation d'eau tritiée

Le tritium est un radioélément produit par fission ternaire ou activation neutronique au sein des réacteurs de fission et utilisé comme combustible dans les machines de fusion (comme, en autres, le JET en Angleterre ou le futur ITER à Cadarache). Des études sont actuellement en cours sur la gestion de cette ressource que ce soit en vue de son utilisation ou de son élimination d’effluents gazeux, liquides ou de déchets. Cette thèse se propose d’étudier la revalorisation du tritium en tant que combustible pour les machines de fusion par le biais d’un Réacteur Catalytique à Membrane (RCM). Celui-ci associe les phénomènes de conversion catalytique de l’eau tritiée, par échange isotopique avec le diprotium selon la réaction générique Q_2 O+H_2⇌H_2 O+Q_2 (Q=H,D ou T), et de perméation sélective, d’une membrane à base de palladium. Ce matériau présente une perméabilité exclusive aux isotopes de l’hydrogène H, D et T par formation respective d’hydrures, deutérures ou tritiures de palladium. Au sein du RCM, ces flux transmembranaires permettent, par retrait des produits de réactions, d’atteindre des taux de conversion plus élevés que dans un réacteur à lit fixe à parois imperméables (loi de Le Chatelier). Au CEA, un banc d’essais utilisant le deutérium comme simulant du tritium a été construit dans l’objectif d’étudier de manière séparée, à l’échelle du laboratoire, ces propriétés de conversion et de perméation ainsi que leur couplage. Grâce au développement d’une méthode permettant l’analyse simultanée des isotopologues de l’eau et du dihydrogène par spectrométrie de masse, il a été montré, d’une part, que le catalyseur à base de nickel utilisé présente une activité suffisante pour que l’état d’équilibre thermodynamique des réactions d’échange isotopique soit atteint très rapidement et d’autre part, que le flux de perméation des isotopologues du dihydrogène suit une loi de Richardson. Des analyses de sensibilités sur les paramètres opératoires montrent que les performances globales du RCM (i.e. facteur de dédeutération) croissent avec la température, la différence de pression transmembranaire, le débit de balayage et le temps de séjour dans le tube, mais passent par un maximum avec la variation de la teneur en vapeur d’eau lourde dans le gaz à traiter. Sur la base de ces observations, un modèle phénoménologique quantifiant les transferts de quantités de mouvement et de matière a été développé. Il rend compte du comportement global observé expérimentalement même si un effort reste à fournir sur la modélisation de la perméation des espèces hétéronucléaires. Grâce aux principes physiques sur lesquels il est basé et aux règles de similitudes existant entre les propriétés physico-chimiques des différents isotopologues (loi de Graham), ce modèle est aisément extrapolable au traitement d’espèces tritiées. ABSTRACT : Tritium is produced in light and heavy water reactor fuel by ternary fission or neutron activation. This by-product is used as fuel in fusion fuel reactors such as JET in Culham or ITER in Cadarache (France). The growing interest of this research area will make the tritium fluxes increase; it is then worth addressing the question of its future whether it will be used or flushed out from liquid and gaseous effluents or waste. This thesis studies the recovery of tritium as fuel for fusion machines by means of packed bed membrane reactor (PBMR). Such a reactor combines catalytic conversion of tritiated water thanks to isotope exchange with hydrogen according to the reversible reaction Q_2 O+H_2⇌H_2 O+Q_2 (Q=H,D or T) and selective permeation of Q2 through Pd-based membrane. In fact, palladium has the ability to bond with hydrogen isotopes, creating a selective permeation barrier. In the PBMR, thanks to the reaction products withdrawal, these permeation fluxes drive the heavy water conversion rate, to higher values than those reached in conventional fixed bed reactors (Le Chatelier’s law). In order to study PBMRs, the CEA has built a test bench, using deuterium instead of tritium, allowing the analysis of their conversion and separation performances at the laboratory scale. An in-house method has been developed to determine simultaneously hydrogen and water isotopologues content by mass spectrometer analysis. It was experimentally shown that the activity of Ni-based catalyst used in this study was sufficient to allow the isotope exchange reactions to reach their thermodynamic equilibrium in a very short time. In addition, hydrogen permeation flux was shown to follow a Richardson’s law. Sensitivity studies performed on the PBMR’s main operating parameters revealed that its global performance (i.e. dedeuteration factor) increases with the temperature, the transmembrane pressure difference, the sweep gas flow rate and the residence time in the catalyst particle bed but reaches a maximum with the variation of heavy water content in the feed stream. According to these observations, a phenomenological 2D model, describing momentum and mass transfers, was developed. Simulations results are in good agreement with the general behavior observed experimentally. Results show that modeling of the permeation of heteronuclear species should account for crossed-interactions of the hydrogen isotopologues on the mass transfer of one specie. Nevertheless, thanks to the modeling approach used and the similitude rules existing between isotopologues’ physical and chemical properties (Graham’s law), this model can be easily extrapolated to the processing of tritium containing mixture

Étudier la géographie des activités et des collectifs scientifiques dans le monde : de la croissance du système de production contemporain aux dynamiques d'une spécialité, la réparation de l'ADN

This thesis considers the geography of scientific activities through its productive dimension (publications retrieved from bibliographic databases). An original method is designed which relies on two principles: taking the urban area as an elementary level of analysis to study the repartition and organization of research activity at the world scale, taking into account co-authorship data to deduce networks of scientific collaborations between places. The main results show a trend toward the spatial diffusion of production activity at several scales, mitigating the monopoly of hegemonic and over-represented areas in the whole corpus of scientific references considered (SCI Expanded). A case study is realized on a research field in molecular biology: DNA Repair. Considering the role of individual trajectories, it explains the geography of the emergence of the scientific specialty as well as the spatial diffusion of a problem area related to the field of DNA Transcription.Cette thèse envisage la géographie des activités scientifiques à travers leur dimension productive (les publications des chercheurs). La méthode définie permet de localiser et d’analyser à plusieurs dates la production et les réseaux de collaboration entre chercheurs à l'échelle mondiale depuis le niveau de l’agglomération urbaine. Les résultats montrent un mouvement récent de diffusion de l’activité à un nombre croissant de lieux, atténuant le monopole d’espaces autrefois hégémoniques et sur-représentés dans le corpus de références étudié (le Science Citation Index Expanded). Une étude de cas est réalisée sur un domaine de recherche en biologie moléculaire : la réparation de l'ADN. Considérant le rôle des trajectoires individuelles, elle aborde les principes géographiques d'émergence de la spécialité et la diffusion spatiale d'une question de recherche associée au domaine de la transcription de l'ADN

Les expériences d'intégration au travail et le rapport au travail des enseignantes du préscolaire et du primaire

L'intégration au travail en enseignement préscolaire et primaire représente un défi majeur pour la population et les institutions alors que plusieurs notent des difficultés importantes se traduisant par des taux de décrochage alarmants. L'appréhension de ce phénomène demeure complexe et nécessite une approche heuristique multifacette. La recension des écrits a été effectuée sous trois angles spécifiques interdépendants : 1) les défis et enjeux de l'intégration au travail du personnel enseignant à la lumière des réformes de l'éducation au Québec et des transformations du travail provenant de la nouvelle gestion publique; 2) les dynamiques identitaires dans l'éducation au préscolaire et en enseignement au primaire; 3) les spécificités du travail des femmes en éducation au préscolaire et en enseignement au primaire. Ce travail de recension a notamment permis de soulever la nécessité d'approfondir les connaissances concernant les expériences subjectives de travail des femmes en éducation au préscolaire et en enseignement au primaire, qui plus est, à la lumière des nouvelles formes d'organisation du travail ainsi que des technologies de l'information et de la communication. L'objectif de ce projet de thèse vise à mieux comprendre les expériences subjectives des femmes dans leur intégration au travail et leur rapport au travail (domestique et salarié). Trois objectifs de recherche spécifiques ont été formulés : 1) décrire et analyser les expériences marquantes du travail et de l'intégration au travail en éducation au préscolaire et en enseignement au primaire; 2) décrire et analyser les expériences qui ont influencé leur parcours scolaire et professionnel, la valeur accordée aux diverses sphères de vie, voire leur interdépendance, ainsi que les conditions qui influencent leur articulation; 3) cerner les modes d'échanges ainsi que les dynamiques relationnelles et analyser ce qu'elles engagent du côté de la reconnaissance et de la construction identitaire. La posture théorique se trouve à la croisée de trois perspectives différentes : la théorie critique du travail vivant issue du champ de la psychodynamique du travail, les perspectives féministes (la sociologie des rapports sociaux de sexe, courant matérialiste français) et la perspective des parcours de vie telle qu'utilisée dans les sciences de l'orientation. Ce cadre permet de prendre en compte les expériences subjectives de travail (salarié et domestique) des femmes en éducation au préscolaire et en enseignement au primaire. La posture épistémologique de cette recherche se situe dans une perspective constructiviste interprétative-critique. La méthodologie s'inscrit dans une recherche narrative s'appuyant sur quatre stratégies de collecte de données : (1) vingt-cinq entretiens individuels et deux entretiens de groupe auprès de participantes volontaires ont été menés auprès d'enseignantes du préscolaire et du primaire; (2) une méthode d'inspiration « photovoix » a ensuite permis de collecter soixante-quinze photos prises et commentées par les participantes permettant de rendre visibles des expériences et enjeux vécus au travail; (3) seize captures d'écran d'échanges numériques (Messenger, réseaux sociaux, courriels) ont ensuite permis de rendre visibles certains échanges quotidiens informels avec la famille ou les collègues. Ce recueil de données a été effectué dans un processus de va-et-vient entre la collecte de données et les analyses du matériau s'échelonnant sur une période d'un an. Ce corpus a été analysé en s'appuyant sur les stratégies de l'examen phénoménologique des matériaux et des catégories conceptualisantes, et ce, afin d'entrer en contact avec le sens des expériences subjectives vécues par les participantes. À la suite de la collecte, du traitement et des analyses des matériaux, sur base volontaire, deux entretiens de groupes incluant cinq participantes chacun ont été réalisés par l'intermédiaire de l'application ZOOM. Ces entretiens de groupe ont contribué à peaufiner le processus de théorisation. Ces étapes ont permis de construire un processus de théorisation répondant au but et aux objectifs spécifiques de cette recherche. Les résultats et les discussions abordent trois facettes de l'intégration au travail d'enseignement et du rapport au travail des enseignantes du préscolaire et du primaire. Dans un premier temps, ils montrent que l'entrée en enseignement préscolaire et primaire s'inscrit à même de nombreuses expériences hétérogènes marquées par la précarité et le hasard, notamment un processus d'insertion en emploi long et complexe. Parmi ces expériences se trouvent les difficultés de l'inclusion pour tous qualifiée de « sauvage » ainsi que la centralité du lien affectif à l'élève, le travail de care et la fusion/confusion des rôles mères-enseignante. Dans ce contexte, il s'agit pour plusieurs de survivre à la précarisation du travail. Dans un deuxième temps, les résultats montrent qu'à cela s'ajoutent les expériences des femmes, notamment le « choix » de l'enseignement préscolaire et primaire, la division sexuelle du travail domestique, le cycle de la maternité et l'organisation du travail qu'il amène. Dans un troisième temps, les résultats montrent que l'évolution des espaces d'échange ou de délibération entre collègues, tant formels qu'informels, en présentiel ou en ligne, ainsi que l'instrumentalisation à des fins managériales du contenu des échanges entre collègues soulèvent de multiples enjeux. Ce travail de thèse a également permis de rendre visible et de mieux comprendre les spécificités de l'articulation des temps de travail pour les enseignantes du préscolaire et du primaire et soulève la nécessité de s'éloigner d'une conceptualisation basée sur une division binaire et étanche du temps investi dans chacune des sphères de vie. De plus, il révèle des tensions alors que le lien affectif à l'élève est à la fois désiré et valorisé par les enseignantes, mais aussi obligatoire, inscrivant implicitement le travail invisible de care à même la mission de l'école québécoise. Finalement, cette thèse a permis de révéler et de comprendre les nombreux rapports sociaux de domination qui marquent ce contexte organisationnel et, plus particulièrement, de rendre visible et de comprendre la persistance de nombreux rapports sociaux de sexes. Une des retombées de cette thèse aura été d'accorder une place à la parole libre et authentique des enseignantes du préscolaire et du primaire afin qu'elles puissent mettre en mots, réfléchir, nommer, raconter et rendre visible leurs expériences subjectives de travail et, plus largement, dans leur vie, ce que trop peu de travaux ont fait dans les dernières années à propos du travail des femmes dans ce domaine.The work integration of preschool and elementary school teachers represents a major challenge for the population and institutions, while many note significant difficulties resulting in alarming dropout rates. Understanding this phenomenon remains complex and requires a multifaceted heuristic approach. The literature review was conducted from three specific, interdependent angles: 1) the challenges and issues of integrating teachers into the workplace in light of Quebec's educational reforms and the transformations of work resulting from the new public management; 2) the dynamics of identity in preschool and elementary school teaching, and 3) the specificities of women's work in preschool and elementary school teaching. This review raises the need to deepen our knowledge of the subjective work experiences of women in preschool and elementary school teaching, especially in light of new forms of work organization and information and communication technologies. This thesis project aims to better understand the subjective experiences of women in their integration into the workplace and their relationship to work (domestic and salaried). Three specific research objectives have been formulated: 1) describe and analyze the significant experiences of work and work integration of women preschool and elementary school teachers; 2) describe and analyze the experiences that have influenced their academic and professional careers, the value accorded to the various spheres of life, and even their interdependence, as well as the conditions that influence their articulation, and 3) identify the modes of exchange as well as the relational dynamics and to analyze what they entail in terms of recognition and identity construction The epistemological posture of this research is based on an interpretive-critical constructivist perspective. The theoretical position is at the crossroads of three different perspectives: the critical theory of living work from work psychodynamics, feminist perspectives (the sociology of gender relations, French materialist current) and the perspective of life courses as used in guidance sciences. This framework makes it possible to consider the subjective experiences of women's work (salaried and domestic) in preschool and elementary school teaching. The methodology is part of a narrative research based on four data collection strategies: (1) twenty-five individual interviews were conducted with preschool and elementary school teachers; (2) a "photovoix" inspired method was then used to collect seventy-five photos taken and commented on by the participants allowing for the visibility of experiences and issues experienced at work; (3) sixteen screen captures of digital exchanges (Messenger, social networks, emails) were then used to make visible certain informal daily exchanges with family or colleagues. This data collection was carried out in a back-and-forth process between data collection and material analysis over one year. This corpus was analyzed using strategies of phenomenological material examination and conceptualizing categories to get in touch with the meaning of the participants' subjective experiences. Following the collection, processing, and analysis of the materials, on a voluntary basis, two group interviews with five participants each were conducted via the ZOOM application. These group interviews helped to refine the theorizing process. These steps helped to construct a theorizing process that met the specific purpose and objectives of this research. The results and discussions address three facets of the integration into teaching and the relationship to work of preschool and elementary school teachers. First, they show that entry into preschool and primary school teaching results from numerous heterogeneous experiences marked by precariousness and chance, including a long and complex process of employment integration. Among these experiences are the difficulties of inclusion for all, described as "wild", and the centrality of the student's affective bond, care work, and the fusion/confusion of the mother-teacher roles. In this context, for many, it is a matter of surviving the work precariousness. Second, the results show the specificities of women's experiences, in particular the "choice" of pre-school and primary education, the sexual division of domestic work, the maternity cycle and the work organization it generates. Third, the results show that the evolution of exchange spaces or deliberation between colleagues, both formal and informal, face-to-face or online, and the instrumentalization of the content of exchanges between colleagues for managerial purposes raise multiple issues. This thesis work also made it possible to make it visible and better understand the specificities of the articulation of work time for preschool and elementary school teachers. It also raises the need to move away from a conceptualization based on a binary and watertight division of time invested in each sphere of life. Moreover, it reveals tensions when the affective bond to the student is both desired and valued by the teachers and mandatory, implicitly embedding care work in the mission of the Quebec school. Finally, this thesis revealed and understood the many social relations of domination that mark this organizational context and, more specifically, made visible and understood the persistence of many social relations of gender