Scheduling of a Cyber-Physical System Simulation

The work carried out in this Ph.D. thesis is part of a broader effort to automate industrial simulation systems. In the aeronautics industry, and more especially within Airbus, the historical application of simulation is pilot training. There are also more recent uses in the design of systems, as well as in the integration of these systems. These latter applications require a very high degree of representativeness, where historically the most important factor has been the pilot’s feeling. Systems are now divided into several subsystems that are designed, implemented and validated independently, in order to maintain their control despite the increase in their complexity, and the reduction in time-to-market. Airbus already has expertise in the simulation of these subsystems, as well as their integration into a simulation. This expertise is empirical; simulation specialists use the previous integrations schedulings and adapt it to a new integration. This is a process that can sometimes be time-consuming and can introduce errors. The current trends in the industry are towards flexible production methods, integration of logistics tools for tracking, use of simulation tools in production, as well as resources optimization. Products are increasingly iterations of older, improved products, and tests and simulations are increasingly integrated into their life cycles. Working empirically in an industry that requires flexibility is a constraint, and nowadays it is essential to facilitate the modification of simulations. The problem is, therefore, to set up methods and tools allowing a priori to generate representative simulation schedules. In order to solve this problem, we have developed a method to describe the elements of a simulation, as well as how this simulation can be executed, and functions to generate schedules. Subsequently, we implemented a tool to automate the scheduling search, based on heuristics. Finally, we tested and verified our method and tools in academic and industrial case studies

Développement de nouveaux outils bioinformatiques pour l'exploitation des données de spectrométrie de masse en protéomique haut-débit

En biologie, la spectrométrie de masse est devenue l'outil incontournable pour l'identification des protéines. Associée à des techniques de séparation, elle est aussi utilisée pour mesurer la variation d'abondance des protéines entre plusieurs échantillons. Cependant, la très grande quantité et complexité des données liées à ce type d'analyse requièrent des programmes informatiques sophistiqués et adaptés. Mon travail de doctorat a consisté à répondre aux différentes problématiques liées à l'exploitation des données nanoLC-MS/MS, à savoir la validation des résultats d'identification ainsi que la quantification relative des protéines pour des approches mettant en œuvre ou non un marquage isotopique. Le logiciel MFPaQ, dont deux versions sont présentées dans ce document, en est le principal résultat. La version 3 intègre des fonctionnalités telle que la validation des données Mascot, la génération de listes non-redondantes de protéines et la quantification d'analyses ICAT. La version 4, évolution majeure du logiciel, incorpore des algorithmes adaptés à l'analyse quantitative de données MS sans marquage, ainsi que la gestion des stratégies de marquage SILAC et 14N/15N. Son utilisation a facilité la réalisation d'études protéomiques, dont certaines, auxquelles j'ai plus particulièrement participé, sont présentées. Afin de répondre aux futurs enjeux informatiques de la protéomique, j'ai entrepris dans un second temps le développement du logiciel Prosper, qui dispose d'une architecture d'organisation des données permettant de réaliser des requêtes croisées sur l'ensemble des échantillons analysés. Il constitue aussi un outil prototype pour l'élaboration de nouveaux algorithmes.In biology, mass spectrometry has become an indispensable tool for protein identification. Associated with separation techniques, it can also be used to measure the variation of protein abundance between different samples. However, due to the huge quantity and complexity of the data produced by this kind of analysis, sophisticated and suitable computer programs are needed. My PhD work was to address the different issues related to the processing of nanoLC-MS/MS data, namely the validation of the identification results, and the relative quantification of proteins using approaches based or not on isotopic labeling. The MFPaQ program, two versions of which are presented here, is the main result of this work. Version 3 includes features such as Mascot data validation, generation of non-redundant protein lists and quantification of ICAT analyses. Version 4, which represents a major upgrade of the software, incorporates additional algorithms for quantitative analysis of label-free MS data, as well as for the handling of the 14N/15N and SILAC labeling strategies. This bioinformatic tool has been used for various proteomic studies, some of which are discussed here. In order to meet future IT challenges in proteomics, I undertook later the development of the Prosper software, which is based on an optimized architecture for organizing data, and allows performing cross-queries on all analysed samples. It also constitutes a prototype tool for the development and evaluation of new algorithms

Actes de l'Ecole d'Eté Temps Réel 2005 - ETR'2005

Pdf des actes disponible à l'URL http://etr05.loria.fr/Le programme de l'Ecole d'été Temps Réel 2005 est construit autour d'exposés de synthèse donnés par des spécialistes du monde industriel et universitaire qui permettront aux participants de l'ETR, et notamment aux doctorants, de se forger une culture scientifique dans le domaine. Cette quatrième édition est centrée autour des grands thèmes d'importance dans la conception des systèmes temps réel : Langages et techniques de description d'architectures, Validation, test et preuve par des approches déterministes et stochastiques, Ordonnancement et systèmes d'exploitation temps réel, Répartition, réseaux temps réel et qualité de service

Adaptive Modeling and Distribution of Large Natural Scenes

This thesis deals with the modeling and the interactive streaming of large natural 3D scenes. We aim at providing techniques to allow the remote walkthrough of users in a natural 3D scene ensuring botanical coherency and interactivity.First, we provide a compact and progressive representation for botanically realistic plant models. The topological structure and the geometry of the plants are represented by generalized cylinders. We provide a multi-resolution compression scheme, based on standardization and instantiation, on difference-based decorrelation, and on entropy coding. Then, we study efficient transmission of these 3D objects. The proposed packetization scheme works for any multi-resolution 3D representation. We validate our packetization schemes with extensive experiments over a WAN (Wide Area Network), with and without congestion control (Datagram Congestion Control Protocol). Finally, we address issues on streaming at the scene-level. We optimize the viewpoint culling requests on server-side by providing an adapted datastructure and we prepare the ground for our further work on scalability and deployment of distributed 3D streaming systems

Caractérisation et modélisation électro-thermique distribuée d'une puce IGBT : Application aux effets du vieillissement de la métallisation d'émetteur

Power modules, organized around power chips (IGBT, MOSFET, diodes, …), are increasingly needed for transportations systems such a rail, aeronautics and automobile. In all these application, power devices reliability is still a critical point. This is particularly the case in the powertrain of hybrid or electric vehicle in which power chips are often subjected to very high electrical and thermal stress levels such as hybrid or electric vehicle, power devices are subjected to very high electrical, thermal and mechanical stress levels which may affect their reliability.Thus, the ability to analyze the coupled phenomena and to accurately predict degradation mechanisms in power semiconductors and their effects due to electro-thermal and thermo-mechanical stress is essential. Especially on the semiconductor chip where significant physical interactions occur and its immediate vicinity. The aim of this work is to highlight the electro-mechanical and thermal stress and their effects on the semiconductor chip and its immediate vicinity, by evaluating the effects of damage using distributed models. This work consists of two parts :An original experimental approach concerning the elctro-thermal characterization of cross section power chips (IGBT and diodes). In this approach, it is exposed for the first time, an original way to characterize vertical thermal distributions inside high power silicon devices under forward bias. Thus, the vertical mapping of temperature and mechanical stress of IGBT and diode chip are presented. The impact of this work that is opens a wide field of investigations in high power semiconductor devices. The second part is theoretical and aims to implementing a distributed electro-thermal model of IGBT chip.The modeling strategy consists on a discretization of the power semiconductor chip in macro-cells with a distributed electro-thermal behavior over the chip area. In case of the IGBT devices each macro-cell is governed by the Hefner model and electrically linked by their terminals. Temperature variable used in these macro-cells are obtained by a nodal 3D-RC thermal model. This allows the distributed electro-thermal problem to be solved homogeneously and simultaneously by a circuit solver such as Simplorer. The aim of this model is to allow the accurate analysis of some effects ine the electrical and thermal coupling over the chip. Especially, this model should allow explaining some effects such as the contacts position over the die metallization and the ageing of the emitter metallization of the chip. In a first step, the model is used to clarify how the current and the temperature map are distributed over the chip according to the relative positions between cells and wire bond contacts on the top-metal during short-circuit operation. In a second step, we will show how dynamic latch-up failures may occur when trying to turn-off a short circuit process.Les convertisseurs de puissance structurés autour de puces de puissance (IGBT, MOSFET, diodes, ...) sont de plus en plus sollicités dans les systèmes de transport, du ferroviaire à l'aéronautique, en passant par l'automobile. Dans toutes ces applications, la fiabilité des composants constitue encore un point critique. C'est notamment le cas dans la chaîne de traction de véhicules électriques (VE) et hybrides (VH, où les puces sont souvent exposées à de fortes contraintes électriques, thermiques et mécaniques pouvant conduire à la défaillance. Dans ce contexte, l'amélioration des connaissances sur les effets des dégradations des composants semi-conducteurs de puissance et leurs assemblages dus au stress électrothermiques et thermomécaniques est incontournable. En particulier sur la puce semi-conductrice elle-même, siège d'interactions physiques importantes, et en son voisinage immédiat. Les objectifs de la thèse sont de mettre en lumière les stress électro-thermiques et mécaniques dans les puces et leurs effets sur la puce et son voisinage immédiat et à évaluer les effets de dégradations à l'aide de modèles distribués. Les travaux comportent ainsi deux volets. Un volet expérimental original visant la caractérisation électrothermique de puce de puissance (IGBT et diode) sur la base de micro-sections. La piste suivie par cette approche devrait permettre de rendre possible la caractérisation d'un certain nombre de grandeurs physiques (thermiques, électriques et mécaniques) sur les tranches sectionnées des puces sous polarisation (en statique, voire en dynamique) et ainsi contribuer à l'amélioration des connaissances de leur comportement. Ainsi, des cartographies de distributions verticales de température de puce IGBT et diode et de contraintes mécaniques sont présentées. C'est à notre connaissance une voie originale qui devrait permettre de d’ouvrir un large champ d'investigation dans le domaine de la puissance.Le second volet est théorique et consiste à mettre en place un modèle électrothermique distribué de puce IGBT. Cette modélisation comme nous l'envisageons implique de coupler dans un unique environnement (Simplorer) une composante thermique et une composant électrique. Le développement choisi passe par l'utilisation de modèle physique d'IGBT tels que celui de Hefner. Ce modèle est ensuite appliqué pour étudier le rôle et les effets du vieillissement de la métallisation de puce lors de régimes électriques extrêmes répétitifs tels que les courts-circuits. Un aspect original du travail est la démonstration par analyse numérique du mode de défaillance par latch-up dynamique à l'instant de la commande d'ouverture du courant de court-circuit. Ce phénomène bien qu'ayant été observé lors de vieillissement d'IGBT par répétition de courts-circuits n'avait à notre connaissance pas encore été simulé. La modélisation distribuée de la puce et la simulation du phénomène nous a ainsi permis de vérifier certaines hypothèses

Modélisation et distribution adaptatives de grandes scènes naturelles

Cette thèse traite de la modélisation et la diffusion de grandes scènes 3D naturelles. Nous visons à fournir des techniques pour permettre à des utilisateurs de naviguer à distance dans une scène 3D naturelle, tout en assurant la cohérence botanique et l'interactivité. Tout d'abord, nous fournissons une technique de compression multi-résolution, fondée sur la normalisation, l'instanciation, la décorrélation, et sur le codage entropique des informations géometriques pour des modèles de plantes. Ensuite, nous étudions la transmission efficace de ces objets 3D. L'algorithme de paquétisation proposé fonctionne pour la plupart des représentations multi-résolution d'objet 3D. Nous validons les techniques de paquétisation par des expériences sur un WAN (Wide Area Network), avec et sans contrôle de congestion (Datagram Congestion Control Protocol). Enfin, nous abordons les questions du streaming au niveau de la scène. Nous optimisons le traitement des requêtes du côté serveur en fournissant une structure de données adaptée et nous préparons le terrain pour nos travaux futurs sur l'évolutivité et le déploiement de systèmes distribués de streaming 3D. ABSTRACT : This thesis deals with the modeling and the interactive streaming of large natural 3D scenes. We aim at providing techniques to allow the remote walkthrough of users in a natural 3D scene ensuring botanical coherency and interactivity.First, we provide a compact and progressive representation for botanically realistic plant models. The topological structure and the geometry of the plants are represented by generalized cylinders. We provide a multi-resolution compression scheme, based on standardization and instantiation, on difference-based decorrelation, and on entropy coding. Then, we study efficient transmission of these 3D objects. The proposed packetization scheme works for any multi-resolution 3D representation. We validate our packetization schemes with extensive experiments over a WAN (Wide Area Network), with and without congestion control (Datagram Congestion Control Protocol). Finally, we address issues on streaming at the scene-level. We optimize the viewpoint culling requests on server-side by providing an adapted datastructure and we prepare the ground for our further work on scalability and deployment of distributed 3D streaming systems

Ingénierie pédagogique des systèmes d'enseignement supérieur

Our works are set in the field of higher-education systems pedagogical engineering. Our early works deal with the modeling of university practices. We expressed a conceptual framework for the evolution of acquiring knowledge modules to integrate the acquisition of high-level cognitive skills and professional competencies. Next, we have defined a frame to help define pedagogical scenarios more formally. The challenge was to get pedagogical scenarios that favored a higher pedagogical expressiveness compared to existing standards such as IMS-Learning Design (IMS-LD), while begin formal enough to be implemented, at least semi-automatically, on different e-learning platforms. This approach was validated thanks to the Assistance for Contextualized MoDeling of learning systems (ACoMoD) method. Finally, we developed a project-based learning pedagogical method, Multi-Role Project, applied to the teaching of Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM). One goal is to project our results in Massive Open Online Courses (MOOC), which raise challenges of their ownNos travaux s'inscrivent dans le domaine de l'ingénierie pédagogique des systèmes d'enseignement supérieur. Nos premiers travaux se sont portés sur la modélisation des pratiques universitaires. Nous avons ainsi dégagé un cadre conceptuel d’évolution d’acquisition de connaissances disciplinaires en vue d'intégrer l’acquisition de compétences cognitives professionnelles et de haut niveau. Ensuite, nous avons travaillé à définir un cadre de définition de scénarios pédagogiques plus formel. L'enjeu était d'obtenir des scénarios pédagogiques qui permettent une expressivité pédagogique qui dépasse celle des standards existants tels IMS-Learning Design (IMS-LD) tout en étant suffisamment formalisé pour se prêter à un traitement informatique et être implémenté, au moins semi automatiquement, dans différentes plateformes de e-learning. Cette approche a été validée en utilisant la méthode Assistance for Contextualized MoDeling of learning systems (ACoMoD). Enfin nous développons une méthode de pédagogie par projet, Multi-Rôles Project, autour des problématiques de l'enseignement en Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM). Un des buts est de projeter nos résultats dans l'implémentation des Massive Open Online Courses (MOOC) qui pose des défis particuliers

Quelles pensée critique et métalittératie des futur·es enseignant·es à l’heure des fausses nouvelles sur le Web social ? Une étude de cas collective en francophonie

Thesis DOI : https://doi.org/10.31237/osf.io/3aufbCette étude de cas collective porte sur la pensée critique et les littératies (informationnelle, numérique, médiatique, etc.), appréhendées avec le concept de métalittératie, chez des étudiant·es qui débutent des études supérieures et se destinent à la profession d’enseignant·e au secondaire, en histoire. L’objectif est de brosser un portrait de la pensée critique et de la métalittératie de ces futur·es enseignant·es de la francophonie à l’heure du Web social. La recherche s’inscrit dans un contexte de multiplication des infox (fausses nouvelles ou fake news) et théories du complot aux impacts sociopolitiques et sanitaires avérés en contexte électoral ou de pandémie. Nous nous sommes intéressé aux étudiant·es de Wallonie (Belgique), de France et du Québec (Canada), particulièrement en raison de l’approche adoptée, dans chacune de ces nations, pour former les futur·es enseignant·es (formation professionnalisante vs formation disciplinaire). Pour mener à bien ce travail, plusieurs objectifs spécifiques ont été convoqués. Il s’agissait de : i) analyser la qualité métrique de versions francophones de tests de mesure de la pensée critique, sur le plan des habiletés et des dispositions, ainsi que de l’autoefficacité en métalittératie ; ii) décrire le score des enseignant·es en formation initiale en matière de pensée critique, notamment en regard de facteurs environnementaux (type de formation, pays d’études, emploi) et personnels (autoefficacité en pensée critique et en métalittératie, croyance en la probabilité de devenir enseignant·e) ; iii) discerner les stratégies en métalittératie et en pensée critique de futur·es enseignant·es en Wallonie en France et au Québec, lorsqu’ils évoluent sur un média social (ici, Facebook) utilisé en tant qu’environnement personnel d’apprentissage (EPA) numérique, en regard du type de formation et de certains facteurs environnementaux (perception de l’environnement scolaire et numérique) et personnels (autoefficacité). Un dernier objectif spécifique, transversal aux trois premiers, consistait à (iv) mettre en dialogue des facteurs socioculturels et prendre en considération le parcours scolaire dans les perceptions et pratiques reliées à la métalittératie et à la pensée critique à l’heure du Web social. La thèse suit une présentation par articles ; chacun est lié à l’un des trois premiers objectifs spécifiques, le quatrième étant donc abordé de façon transversale. Opérée dans cinq établissements (deux en Wallonie, un en France et deux au Québec), cette recherche se fonde sur une méthodologie de type mixte en deux phases. La phase quantitative a permis la passation de trois tests auprès de 245 futur·es enseignant·es (N = 245). Dans la seconde phase, de nature qualitative, 32 étudiant·es (n = 32, sélectionné·es parmi les 245 participant·es) ont participé à des entrevues, notamment pour décrire plus abondamment les stratégies connues pour évaluer de l’information. Nous avons aussi observé les pratiques et stratégies mobilisées par neuf d’entre eux·elles (n = 9) pour évaluer des documentaires et en discuter sur un média social. Le premier article illustre la complexité de mesurer la pensée critique, mais témoigne de la solidité psychométrique de la version francisée du Halpern Critical Thinking Assessment, un test permettant d’établir un score d’habiletés de pensée critique. Par ailleurs, nous faisons l’hypothèse que l’autoefficacité en pensée critique, prédicteur significatif des habiletés, devrait être considérée comme une disposition à la pensée critique. Nous avons aussi développé un instrument mesurant l’autoefficacité pour évaluer l’information selon le concept de métalittératie. Dans un deuxième article, nous avons tenté de définir les meilleurs prédicteurs au score d’habiletés en pensée critique. Un modèle linéaire (incluant pays d’étude, type de formation, emploi salarié, ainsi qu’autoefficacité en pensée critique et en métalittératie) est significatif, mais la capacité prédictive est limitée. Cependant, il apparaît du troisième article que les pratiques et stratégies observées en contexte réel ne permettent d’observer que des différences minimes : les étudiant·es en formation professionnalisante mobiliseraient davantage des stratégies métacognitives et autocritiques quand leurs homologues en formation disciplinaire mobiliseraient plutôt des stratégies critériées. La recherche fait ressortir le rôle potentiellement favorable du rapport à l’emploi actuel et futur d’enseignant·e dans la définition d’habiletés et de dispositions en pensée critique, associées à des stratégies particulières pour aborder l’information. Les résultats appuient le renforcement de l’intégration de la formation initiale des enseignant·es dans la pratique éducative et suggèrent de soutenir le projet de carrière pour développer des compétences de pensée critique. Les forces et limites de la recherche sont discutées et plusieurs recommandations sont émises à l’intention de la recherche et du système éducatif, au niveau des politiques éducatives et pratiques scolaires.This collective case study focuses on critical thinking and literacies (informational, digital, media, etc.), understood with the concept of metaliteracy, for students beginning higher education and destined to be secondary school history teachers. The objective is to present a portrait of critical thinking and metaliteracy among these preservice teachers from the French-speaking world, in an era of social networks. The background of the research includes an increasing number of fake- news and conspiracy theories with proven socio-political and health impacts in election or pandemic contexts. We studied students from Wallonia (Belgium), France and Québec (Canada), especially because of these nation’s approach to train preservice teachers (vocational training vs disciplinary training). To conduct this project, several specific objectives were formulated. These were: i) to analyse the metric quality of French-version tests quantifying critical thinking skills and dispositions as well as metaliteracy self-efficacy; ii) to describe preservice teacher scores in critical thinking, particularly in respect with environmental (type of training, country of study, employment) and personal (self-efficacy in critical thinking and metaliteracy, belief in the likelihood of becoming teacher) factors; iii) to discriminate between critical thinking and metaliteracy strategies used by preservice teacher in Wallonia, France and Quebec when navigating in a social media (here Facebook) used as digital personal learning environment (PLE) with respect to the type of training and some environmental (perception of the educational and digital environment) and personal (self-efficacy) factors. A last specific objective, transversal to the first three, consisted in iv) engaging socio-cultural factors and taking into account the educational path, in perceptions and practices related to metaliteracy and critical thinking, in the social web era. This thesis follows a presentation by article; each one of them is related to one of the first three objectives, the fourth objective is thus discussed in a transversal way. Carried on five establishments (two in Wallonia, one in France and two in Quebec), this research is based on a two-phase mixed methodology. The quantitative phase involved three tests conducted on 245 preservice teachers (N = 245). During the second phase, the qualitative one, 32 students (n = 32, selected among the 245 participants) were interviewed, particularly to describe known strategies to evaluate information. In addition, we observed practices and strategies mobilized by nine of them (n = 9) to evaluate information from documentaries and discuss it on a social media. The first article illustrates the complexity of critical thinking measurements but demonstrates the psychometric robustness of the French version of the Halpern Critical Thinking Assessment test, a test for scoring critical thinking skills. Furthermore, we postulate that critical thinking self- efficacy, significant predictor of skills, should be considered as a disposition to critical thinking. We have also developed an indicator measuring self-efficacy in terms of metaliteracy. In a second article, we tried to define the best predictors of critical thinking skills scores. A linear model (including country of study, type of training, employment as well as self-efficacy in critical thinking and metaliteracy) is statistically significant although with limited predictive capability. However, strategies and practices described in the third article and observed in real-life context show only minimal differences between used strategies: it seems that students following a vocational training would more likely mobilize metacognitive and self-critical strategies when their counterparts in disciplinary training use more criterion-referenced strategies. The research highlights the positive role of relationship to current and prospective employment of preservice teachers in defining critical thinking skills and dispositions, combined with specific strategies for dealing with information. The results support the increase of preservice teacher training integration into educational practice and suggests the support of career planning to develop critical thinking skills. Strength and limitations of the research are discussed and several recommendations are offered for research project and educational system, in terms of educational policy and school practices

Enacting Inquiry Learning in Mathematics through History

International audienceWe explain how history of mathematics can function as a means for enacting inquiry learning activities in mathematics as a scientific subject. It will be discussed how students develop informed conception about i) the epistemology of mathematics, ii) of how mathematicians produce mathematical knowledge, and iii) what kind of questions that drive mathematical research. We give examples from the mathematics education at Roskilde University and we show how (teacher) students from this program are themselves capable of using history to establish inquiry learning environments in mathematics in high school. The realization is argued for in the context of an explicit-reflective framework in the sense of Abd-El-Khalick (2013) and his work in science education

Original Sources in the Mathematical Classroom

International audienceThis discussion group seeks to bring together individuals who are interested in the use of original sources in the mathematics classroom, from the perspective of a classroom teacher or a mathematics education researcher, for a discussion of issues and concerns related to their educational potential and effects. Each of the two sessions will focus on a different theme related to the use of original sources in the mathematics classroom. The two sessions will structured around a common framework but sufficiently independent of each other to allow interested individuals to participate in the second session, even if they did not participate in the first session. Both novice and more experienced users of original sources are strongly encouraged to participate in both sessions