Rozprawy doktorskie na temat „Biais physiques”

Les méthodes d'apprentissage automatique basées sur les réseaux de neurones offrent de nouvelles perspectives pour la modélisation du comportement mécanique des matériaux. Grâce à leur capacité à servir d'interpolateurs universels de fonctions, ces réseaux sont capables de capturer une grande variété de comportements complexes. Cependant, leur mise en œuvre requiert des ensembles de données volumineux, souvent difficilement accessibles par des moyens expérimentaux. Afin de pallier cette limitation, ce manuscrit introduit différents biais physiques permettant de modéliser le comportement mécanique de matériau, et plus spécifiquement le comportement viscoélastique non linéaire, à partir de données expérimentales restreintes.Les deux principes fondamentaux de la thermodynamique constituent un cadre contraignant pour la formulation de lois de comportement. Il permet de réduire le nombre de données nécessaires à l'entraînement des modèles, tout en renforçant leur robustesse face aux erreurs de mesure.Les réseaux de neurones récurrents, quant à eux, sont particulièrement bien adaptés pour modéliser des comportements dépendant de l'histoire du chargement. Leurs mémoires cachées offrent une analogie intéressante avec les variables internes introduites par le principe de l'état local en mécanique. Cependant, ces réseaux posent des défis en matière d'entraînement et de généralisation. Pour surmonter ces difficultés, un modèle de réseau de neurones à encodage mécanique est proposé. Ce modèle tire parti des variables internes d'un modèle de viscoélasticité linéaire pour encoder l'histoire du matériau, ce qui s'avère suffisant pour modéliser le comportement mécanique non linéaire du matériau.Un des défis majeurs de la modélisation en trois dimensions à partir de données expérimentales réside dans la prise en compte des symétries matérielles pour éviter des essais redondants. Dans le cas des matériaux isotropes, une méthode d'augmentation de données par rotation aléatoire des essais, combinée à un apprentissage par transfert latéral, permet de développer une loi de comportement 3D en utilisant seulement deux types d'essais uniaxiaux. Une formulation thermodynamique respectant intrinsèquement l'isotropie du matériau est proposée, bien que des défis d'entraînement restent à surmonter pour optimiser cette approche
The application of machine learning techniques based on neural networks provides novel insights into the modelling of the mechanical behaviour of materials. These networks are capable of capturing a wide variety of complex behaviours due to their ability to act as universal function approximators. However, the deployment of these techniques requires large datasets, which are often difficult to obtain experimentally. This manuscript introduces various physical biases that enable the modelling of mechanical behaviour, specifically non-linear viscoelastic behaviour, using limited experimental data, thereby addressing this limitation.The two fundamental principles of thermodynamics provide a robust framework for constraining the formulation of constitutive laws. This approach reduces the quantity of data required for model training, while simultaneously improving the models' resilience to measurement errors.Recurrent neural networks, on the other hand, are particularly well-suited for modelling behaviour that depends on the loading history. Their hidden memories mirror the internal variables introduced in mechanics by the local state principle. However, these networks present challenges in terms of training and generalisation. To overcome these difficulties, a neural network model with mechanical encoding is proposed. This model employs the internal variables of a linear viscoelasticity model to encode the material's history, which proves to be sufficient for modelling its non-linear mechanical behaviour.One of the most significant challenges in three-dimensional modelling from experimental data is the incorporation of material symmetries in order to avoid the need for superfluous testing. For isotropic materials, a method of increasing the data set by randomly rotating the tests, combined with lateral transfer learning, enables the development of a three-dimensional constitutive law using only two types of uniaxial test. A thermodynamically consistent formulation that inherently preserves the material's isotropy is proposed; however, challenges related to training remain to be addressed in order to optimise this approach

La différence entre la distribution spatiale des galaxies et celle de la matière est appelée biais cosmologique. Le décrire et discuter de son origine participent à la compréhension du processus de formation des galaxies. Nous simulons numériquement la structuration hiérarchique de la matière, l'accrétion et le refroidissement des baryons à l'intérieur de puits de potentiel formés par la matière noire. Ces simulations suivent explicitement l'évolution de la matière noire et celle de la matière baryonique dans un Univers en expansion en tenant compte d'un ensemble de processus dissipatifs ainsi que de la chimie du plasma cosmologique. Une modélisation de la formation des galaxies, basée sur des critères physiquement motivés, est incluse. Nous montrons que cette modélisation répond aux contraintes observationnelles. Bien que les différences de "clustering" entre galaxies et matière peuvent être décrites statistiquement à l'aide de paramètres de biais, il est nécessaire, pour comprendre le processus complexe de formation des galaxies, d'utiliser un formalisme probabiliste permettant d'extraire les caractéristiques de non-linéarité et de stochasticité de la relation de biais. Cette relation dépendant de la thermodynamique des baryons, celle-ci doit être décrite précisément. Nous introduisons alors, dans la simulation, les processus de non-équipartition entre les ions, les neutres et les électrons du plasma cosmologique. Nous discutons en détail de l'influence de ces processus sur la distribution spatiale et les propriétés thermodynamiques des baryons dans des structures moyennement denses à des époques précédant la réionisation. Nous montrons alors que la formation des galaxies de faible masse est inhibée à grand redshift, modifiant la relation de biais cosmologique, et mettant en exergue le rôle joué par la thermodynamique des baryons dans la formation des galaxies
The galaxy distribution is biased with respect to the underlying mass distribution. Cosmological bias is larger at high redshift. The understanding of its physical origin can give useful insights about galaxy formation. We use numerical simulations to reproduce the hierarchical structuration of the matter, the accretion and cooling of baryons into dark matter potential wells. These simulations follow explicitly the dynamical evolution of the dark matter and of the baryonic matter in an expanding Universe. They include a set of dissipative processes and follow the chemical evolution of the cosmological plasma. Galaxy formation is computed from recipes describing gas in collapsing regions. We show that galaxy-like objects are in good agreement with the observational data. Clustering differences between galaxies and mass are characterized statistically by bias parameters. However this description is inadequate to understand the complex process of galaxy formation. We take advantage of a probabilistic formalism to separate the non-linearity and stochasticity characteristics of the bias relation between the density fluctuation fields of galaxies and mass. This relation depends on the thermodynamics of baryons justifying the introduction in the simulation of the non-equipartition processes between electrons, neutrals and ions of the cosmological plasma. We discuss in detail about the influence of these processes on the spatial distribution and on the thermodynamical properties of the baryonic matter in not too dense structures at redshifts before the reionization epoch. We point out that low-mass galaxy formation is inhibited at high redshift. It turns out that the cosmological bias relation is modified, underlying the role playing by thermodynamics in the process of galaxy formation

Les marches aléatoires avec recherche de cible peuvent modéliser des réactions nucléaires ou la quête de nourriture par des animaux. Dans cette thèse, nous identifions des stratégies qui minimisent le temps moyen de première rencontre d’une cible (MFPT) pour plusieurs types de marches aléatoires. Premièrement, pour des marches symétriques ou avec biais, nous déterminons la distribution des temps de première sortie par une ouverture dans une paroi en forme de secteur angulaire, d’anneau ou de rectangle. Nous concluons sur la minimisation du MFPT en termes de la géométrie du confinement. Deuxièmement, pour des marches alternant entre diffusions volumique et surfacique, nous déterminons le temps moyen de première sortie par une ouverture dans la surface de confine- ment. Nous montrons qu’il existe un taux de désorption optimal qui minimise le MFPT. Nous justifions la généralité de l’optimalité par l’étude des rôles de la géométrie, de l’adsorption sur la surface et d’un biais en phase volumique. Troisièmement, pour des marches actives composées de phases balistiques entrecoupées par des réorientations aléatoires, nous obtenons l’expression du taux de réorientation qui minimise le MFPT en géométries sphériques de dimension deux ou trois. Dans un dernier chapitre, nous modélisons le mouvement de cellules eucaryotes par des marches browniennes actives. Nous expliquons pourquoi le temps de persistance évolue expo- nentiellement avec la vitesse de la cellule. Nous obtenons un diagramme des phases des types de trajectoires. Ce modèle minimal permet de quantifier l’efficacité des processus de recherche d’antigènes par des cellules immunitaires
Random search processes can model nuclear reactions or animal foraging. In this thesis, we identify optimal search strategies which minimize the mean first passage time (MFPT) to a target for various processes. First, for symmetric and biased Brownian particles, we compute the distribution of exit times through an opening within the boundary of angular sectors, annuli and rectangles. We conclude on the optimizability of the MFPT in terms of geometric parameters. Second, for walks that switch between volume and surface diffusions, we determine the mean exit time through an opening inside the bounding surface. Under analytical criteria, an optimal desorption rate minimizes the MFPT. We justify that this optimality is a general property through a study of the roles of the geometry, of the adsorption properties and of a bias in the bulk random walk. Third, for active walks composed of straight runs interrupted by reorientations in a random direction, we obtain the expression of the optimal reorientation rate which minimizes the MFPT to a centered spherical target within a spherical confinement, in two and three dimensions. In a last chapter, we model the motion of eukaryotic cells by active Brownian walks. We explain an experimental observation: the persistence time is exponentially coupled with the speed of the cell. We also obtain a phase diagram for each type of trajectories. This model is a first step to quantify the search efficiency of immune cells in terms of a minimal number of biological parameters

Moteur de développement scientifique, le concept de vieillissement réussi a su mobiliser les chercheurs dans la construction d'un savoir cumulatif et riche en diversité méthodologique. Cinq décennies de recherche multidisciplinaire ont porté la réflexion gérontologique au-delà de la simple notion de survie, où l'approche quantitative longitudinale, la modélisation par équations structurelles (SEM) et l'argumentation mathématique assument un rôle contemporain grandissant. Traditionnellement absent de la littérature gérontologique, la construction d'un lien analytique formel entre le processus de théorisation et l'analyse quantitative motive le but de cette étude doctorale: Formuler et valider un modèle dynamique de demande de santé physique chez les aînés, dans l'optique plus large de l'élaboration d'un système multidimensionnel d'équations structurelles définissant le vieillissement réussi. Trois objectifs complémentaires sont poursuivis à cette fin: 1) l'élaboration d'un cadre théorique décisionnel, intégrant les principales théories du vieillissement réussi et l'approche microéconomique néo-classique; 2) la dérivation formelle de la demande dynamique de santé physique chez les aînés, fondée sur l'extension mathématique du modèle de Grossman; et 3) l'estimation convergente et non-biaisée des déterminants contemporains de la performance physique des aînés. Ce dernier objectif aborde formellement les phénomènes d'attrition sélective, d'endogénéité statistique et d'hétérogénéité interindividuelle qui accompagnent la recherche quantitative longitudinale sur le vieillissement, où un modèle autorégressif multivarié à erreurs composées est appliqué aux données de l’Étude longitudinale québécoise sur la nutrition comme déterminant d'un vieillissement réussi (NuAge). L'étude secondaire NuAge propose le suivi pluriméthodologique (sociologique, nutritionnel, médical, fonctionnel, anthropométrique) et longitudinal (quatre vagues annuelles successives d'entretiens en face-à-face) de 1793 participants (853 hommes, 940 femmes), âgés entre 67 et 84 ans au moment du recrutement, en bonne santé générale et vivant à domicile dans les régions de Montréal, Laval et de l'Estrie, dans la province de Québec au Canada. Les résultats empiriques les plus saillants exposent la nature dynamique, multidimensionnelle et hautement hétérogène de la composante physiologique du vieillissement réussi. Un haut degré de résilience physique est observé pour l'ensemble des variables dépendantes de force (préhension, biceps, quadriceps) et de mobilité (levers de chaise, vitesse de marche, Timed Up & Go [TUG]) étudiées, où le contrôle de l'hétérogénéité inobservée fixe (hérédité, personnalité, aptitudes...) réduit significativement l'amplitude de réserve physiologique. Le contrôle des effets fixes tend également à amplifier l'impact négatif de l'âge sur la performance physique des aînés, suggérant à son tour une hétérogénéité interindividuelle favorable au vieillissement réussi. Globalement, les modèles à erreurs composées exposent l'effet positif et contemporain d'une bonne santé mentale sur la performance physique des individus âgés. Les capacités cognitives affectent également la santé physique des aînés, où chaque point additionnel au score 3MS neutralise près de 0,90 année d'effet d'âge sur la force de préhension et sur le temps d'exécution du test TUG. L'analyse empirique permet de plus de dégager certains résultats au niveau des habitudes de vie et de l'autonomie fonctionnelle, exposant l'impact négatif du risque nutritionnel sur la force de préhension, l'impact positif et immédiat de la marche extérieure sur la performance au test TUG, l'impact positif des tâches domestiques lourdes sur la force quadriceps et la performance au test TUG, de même que la causalité positive entre la dépendance fonctionnelle (AVQ) et le temps d'exécution du test TUG.

La trajectoire des sondes spatiales, calculée à partir des informations obtenues avec le lien radio, est un outil important pour la conduite des missions spatiales ainsi que pour le test de la loi de gravitation dans le Système Solaire. L'ajout d'un accéléromètre à bord d'une sonde fournit aux scientifiques une information supplémentaire d'un grand intérêt puisqu'il mesure la valeur de l'accélération non-gravitationnelle de la sonde, c'est-à-dire sa déviation par rapport à un mouvement géodésique. Des accéléromètres électrostatiques sont actuellement utilisés sur plusieurs missions de géodésie. Cette thèse est centrée sur le Gravity Advanced Package, un instrument composé d'un accéléromètre électrostatique et d'une platine rotative. Cette évolution technologique permet de faire des mesures d'accélération non-gravitationnelle sans biais. Cela est essentiel pour le succès scientifique d'une mission interplanétaire du point de vue du test de la gravitation. En effet, en mesurant sans biais l'accélération non-gravitationnelle d'une sonde interplanétaire et en utilisant ces mesures dans le processus de restitution d'orbite, il est possible de tester la gravitation de manière non ambiguë. Avec les technologies présentées dans cette thèse, l'accélération non-gravitationnelle d'une sonde spatiale peut être mesurée avec une précision de 1 pm.s^{-2} pour un temps d'intégration de 3 heures. Ces mesures, utilisées conjointement avec les données issues du lien radio, permettent d'obtenir une précision de 10^{-11} m.s^{-2} sur la loi de gravitation avec un arc de 21 jours.

Nous nous proposons d'étudier l'interaction au niveau de l'interface entre un matériau antiferromagnétique et un ferromagnétique par un ensemble de techniques expérimentales qui utilisent le rayonnement synchrotron. Nous sommes particulièrement intéressés par l'effet de couplage d'échange dans les couches minces magnétiques avec anisotropie hors du plan. Les systèmes que nous avons étudiés sont les couches ordonnées chimiquement, FePt et MnPt sur Pt(001), et Fe/Ag(001), éventuellement couplée à CoO. Notre approche consiste à trouver de surfaces adaptées et d'étudier, pour chaque bicouche, la croissance individuelle de chaque élément, alliage ou oxyde. A travers le contrôle d'un certain nombre des paramètres, comme la structure de la surface, la propreté, le taux et la température de déposition, nous avons obtenus une bonne connaissance du processus de croissance. Les systèmes obtenus ont été étudiés in situ par la diffraction de surfaces et ex situ par l'effet Kerr magnéto-optique, le dichroïsme circulaire magnétique de rayons X et la spectroscopie d'absorption de rayons X. La relation entre le couplage d'échange, qui se manifeste par l'augmentation de la coercivité et par un champ de décalage, et la structure des couches est discutée pour les interfaces MnPt/FePt and CoO/Fe
Our aim is to study the interaction of antiferromagnetic and ferromagnetic materials with well-defined interface by combining structural, electronic and magnetic techniques using synchrotron light. Our interest is guided by the exchange bias effect in thin ferromagnetic films with perpendicular magnetic anisotropy. The main systems studied in this work were ultra-thin layers of chemically-ordered alloys of FePt and MnPt on Pt(001) and of Fe/Ag(001), eventually coupled to CoO. Our strategy was to find an appropriate surface and, for each coupled bilayer, study the individual growth of each element, alloy or oxide. By controlling a variety of parameters, such as surface structure, cleanliness, deposition rate and temperature, we have got a good understanding of the growth process. The coupled systems obtained were studied in situ by grazing incidence X-ray diffraction and ex situ by magneto-optic Kerr effect, X-ray magnetic circular dichroism and X-ray absorption spectroscopy. The relation between the exchange coupling, which manifests itself by an increase in coercivity and a bias field, and the structural characteristics was discussed for the MnPt/FePt and CoO/Fe interfaces.Keywords: exchange bias, chemically ordered alloy, MnPt, FePt, Fe/Ag(001), surface X-ray diffraction, X-ray absorption, MOKE, synchrotron

Une description spatiale et vectorielle des modes propres et etats propres dans les lasers en anneau est exposee. La dynamique des rayons sagittal et tangentiel de mode sous l'influence des effets de lentille resonnants et les mecanismes de diffraction resonnante associes y sont etudies pour un ou deux isotopes. La non-reciprocite de ces mecanismes explique alors les biais observes dans les gyrolasers. Le role de la diffraction dans la zone aveugle est aussi isole, permettant d'observer la rotation terrestre par effet sagnac inverse. La separation spatiale des etats propres permet de construire des cavites a plusieurs axes de propagation dont les etats propres generalisent spatialement le modele des matrices de jones. Ceci permet de controler le couplage entre etats propres, de creer des etats propres fourchus, de construire un laser a deux frequences accordables et de decoupler completement deux etats propres contrepropageants d'un laser en anneau. L'etude de la stabilite et de la dynamique des etats propres permet de controler la stabilite des etats propres de plusieurs types de lasers, de mesurer directement le decalage goos-hanchen en fonction de l'angle d'incidence pour une seule reflexion en optique et de construire un magnetometre laser a champ moyen. Les interactions non lineaires entre le milieu actif et les trois grands types d'ondes stationnaires sont explorees ainsi que les echanges de moment cinetique dans de telles cavites. Enfin, le comportement des quatre etats propres circulaires d'une cavite en anneau est analyse, permettant de creer une situation a deux etats contrepropageants biaises dont l'application gyrometrique est discutee

Le sujet principal de cette thèse porte sur la recherche d’un boson de Higgs additionnel de plus haute masse à travers sa désintégration en une paire de bosons de jauge Z (H → ZZ(*)) en utilisant les données enregistrées avec l’expérience ATLAS auprès du Grand Collisionneur de Hadrons (LHC). Quatre analyses distinctes sont présentées en fonction du mode de désintégration du boson Z soit une paire de leptons chargés (électrons ou muons), soit une paire de neutrinos soit une paire de quarks ; ces analyses sont appelés ZZ → 4l, 2l2ν, 2l2q et 2ν2q. L’étude utilise 20.3 fb⁻¹ de données de collisions proton-proton enregistrées au cours de la première phase du LHC (Run-1) à une énergie dans le centre de masse de 8 TeV. La stratégie de recherche segmente les données en supposant que les mécanismes de production de bosons de Higgs additionnel sont les mêmes que dans le Modèle Standard (SM), et modélise le signal avec une largeur qui est faible par rapport à la résolution de la masse invariante. La région de masse du boson de Higgs considéré s’étend de 140 GeV jusqu’à 1 TeV. Aucun nouveau boson de Higgs n’a été trouvé. La combinaison de résultats de quatre modes de désintégration donne des limites supérieures sur la section efficace σ de ce boson de Higgs additionnel (σ × H → ZZ(*)) qui s’étend de 359 fb à mH = 200 GeV à 11 fb à mH = 1TeV. Les résultats sont également interprétés dans le contexte des modèles au-delà du SM, à savoir les modèles à deux doublets. L’analyse H → ZZ(*) → 4l est également réalisée au cours de la deuxième phase du LHC (Run-2) en utilisant 3.2 fb⁻¹ de données de collisions de proton-proton enregistrées en 2015 à une énergie à une énergie dans le centre de masse de 13 TeV. Aucun excès significatif d’évènements sur la prédiction du MS n’est trouvé. Les limites supérieures sur la section efficace (σ × H → ZZ(*) → 4l) sont de 4.5 fb à mH = 200 GeV et 1 fb à mH = 1 TeV. La dernière partie de la thèse porte sur la caractérisation des détecteurs à scintillation d’ATLAS pour le déclenchement d’un biais minimal dans la région avant (le Minimum Bias Trigger Scintillators (MBTS)) en utilisant les rayons cosmiques. En raison de la dégradation des matériaux provoquée par des dommages dus à l’irradiation dans la première phase de fonctionnement du LHC, les MBTS devaient être remplacés lors de l’arrêt du LHC qui a eu lieu en 2014. Avant leur installation dans ATLAS, ces détecteurs ont été caractérisés en laboratoire en utilisant les rayons cosmiques
The main subject of this thesis is the search for an additional heavy Higgs boson through its decay into a pair of Z bosons (H → ZZ(*)) using data recorded with the ATLAS experiment installed at the Large Hadron Collider (LHC). Four distinct analyses are presented, which are distinguished by the decay mode of the Z boson into either a pair of charged leptons (electrons or muons), into a pair of neutrinos or into a pair of quarks, denoted according to final-state, i.e. as 4l, 2l2ν, 2l2q and 2ν2q. The study is performed using 20.3 fb⁻¹ of proton-proton collision data recorded during the first phase of LHC operation (Run-1) at centre-of-mass energy of √s = 8 TeV. A search strategy is employed which segments the data according to the Higgs boson production mechanism, assuming that these are the same as in the Standard Model (SM). Furthermore, the signal is modelled with a width that is small compared to the experimental mass resolution. The Higgs boson mass range considered extends up to 1 TeV for all four decay modes and down to as low as 140 GeV, depending on the decay mode. No significant excess of events over the Standard Model prediction is found. A simultaneous fit to the four decay modes yields upper limits on the heavy Higgs boson production cross-section times H → ZZ branching ratio ranging from 359 fb at mH = 200 GeV to 11 fb at mH = 1 TeV for the gluon-fusion production mechanism, and from 214 fb at mH = 200 GeV to 13 fb at mH = 1 TeV for the vector-boson fusion production mechanism. The results from these four searches are also interpreted in the context of models beyond the SM, namely the Type-1 and Type-2 2 Higgs Doublet Model. The heavy Higgs boson search is also performed with the H → ZZ(*) → 4l decay mode alone using 3.2 fb⁻¹ of proton-proton collision data recorded during the second phase of LHC operation (Run-2) at an increased centre-of- mass energy of √s = 13 TeV. No significant excess of events over the Standard Model prediction is found. Upper limits are set on the heavy Higgs boson production cross-section times H → ZZ(*) → 4l branching ratio of 4.5 fb at mH = 200 GeV and 1 fb at mH = 1 TeV. Lastly, a project of a more technical character is presented. In this study, the scintillation detectors employed by ATLAS for triggering with minimal bias in the forward region, the Minimum Bias Trigger Scintillators (MBTS), are characterised. Due to material degradation caused by radiation damage in the early phases of LHC operation, the MBTS had to be replaced during the LHC shutdown taking place in 2014. Before installation in ATLAS, these detectors were characterised in appropriate laboratory facilities using cosmic radiation

Les études portant sur les effets de l'environnement sur la santé ont essentiellement examiné les effets de l'environnement résidentiel. Cette approche a été critiquée pour son absence de prise en compte des environnements géographiques de vie non-résidentiels. L'objectif général de cette thèse est d'évaluer si la prise en compte des lieux d'activité dans lesquels les individus se déplacent et sont régulièrement exposés permet de mieux estimer l'impact de l'environnement sur la pratique de la marche récréative. Trois études transversales ont été conduites sur la seconde vague de la Cohorte RECORD. La première étude a permis d'identifier une typologie des comportements de mobilité individuels et les déterminants sociodémographiques de ces mobilités. Les résultats de la deuxième étude montrent que l'exposition à des caractéristiques environnementales facilitant la marche diffère entre le quartier de résidence, le quartier résidentiel perçu, et l'espace d'activité. L'erreur de mesure liée à la seule prise en compte de mesures d'exposition résidentielle varie en fonction des groupes socio-économiques et des degrés d'urbanisation de la résidence dans la région Île-de-France. Dans la troisième étude, une densité de destinations élevée, la présence de lacs ou de voies d'eau et un niveau d'éducation élevé du quartier sont associés à une augmentation de la pratique de la marche récréative. Cette thèse souligne l'importance de prendre en compte les environnements géographiques de vie résidentiels et non-résidentiels pour mieux approximer l'exposition environnementale réelle, et évaluer les effets de l'environnement sur les comportements de santé
Previous studies on place effect on health focused on the residential neighborhood. This approach was criticized for not considering non-residential geographic life environments. The overarching aim of this dissertation is to estimate whether accounting for people’s network of activity places and their resulting exposure allows improving the understanding of environmental influences on recreational walking behavior. Three cross sectional studies were conducted on the second wave of the RECORD Cohort Study. In the first study, I identified a typology of individuals’ patterns of mobility and related socio-demographic correlates. Results from the second study provide evidence that exposure to environmental characteristics supportive to walking highly differs between the residential neighborhood, the perceived residential neighborhood and the activity space. The measurement error resulting from the sole use of residential measures of exposure varies among SES groups and among categories of the degree of urbanicity of the residence. In the third empirical study a high density of destinations, the presence of a lake or waterway, and a high neighborhood education are associated with recreational walking. This dissertation strengthen the conceptual grounds and empirical evidence that accounting for both residential and non-residential geographical environments individual get exposed is required to better proxy the true environmental exposure, and to estimate environmental influences on health behaviors

Cette thèse s'inscrit dans la thématique des TA-MRAM, nouvelles mémoires non volatiles qui utilisent des impulsions de courant pour chauffer et ainsi permettre le renversement de l'aimantation d'une couche ferromagnétique. Un premier but de ce travail a été de comprendre les mécanismes d'écriture (chauffage) des cellules TA-MRAM. Mesures électriques et simulations thermiques sont alors comparées. De manière générale les TA-MRAM associent deux couches ferromagnétiques dont les directions relatives des aimantations sont stabilisées par des couches antiferromagnétiques. Une action développement matériaux a été menée dans la conception de jonctions tunnel magnétiques utilisant l'alliage FeMn dans la couche de stockage. Nous avons alors cherché à optimiser les couches ferromagnétiques et antiferromagnétique de la couche de stockage afin de minimiser le champ magnétique nécessaire au renversement de l'aimantation de ces couches et donc de diminuer la consommation d'énergie. Enfin ce manuscrit présente une partie gravure par faisceau d'ion (IBE) de points mémoires magnétiques qui donnent les clefs de fabrication des mémoires MRAM.

Actuellement, les circuits numériques nécessitent d'être de plus en plus performants. Aussi, les produits doivent être conçus le plus rapidement possible afin de gagner les précieuses parts de marché. Les méthodes rapides de conception et l'utilisation de MPSoC ont permis de satisfaire à ces exigences, mais sans tenir compte précisément de l'impact du vieillissement des circuits sur la conception. Or les MPSoC utilisent les technologies de fabrication les plus récentes et sont de plus en plus soumis aux défaillances matérielles. De nos jours, les principaux mécanismes de défaillance observés dans les transistors des MPSoC sont le HCI et le NBTI. Des marges sont alors ajoutées pour que le circuit soit fonctionnel pendant son utilisation, en considérant le cas le plus défavorable pour chaque mécanisme. Ces marges deviennent de plus en plus importantes et diminuent les performances attendues. C'est pourquoi les futures méthodes de conception nécessitent de tenir compte des dégradations matérielles en fonction de l'utilisation du circuit. Dans cette thèse, nous proposons une méthode originale pour simuler le vieillissement des MPSoC à haut niveau d'abstraction. Cette méthode s'applique lors de la conception du système c.-à-d. entre l'étape de définition des spécifications et la mise en production. Un modèle empirique permet d'estimer les dégradations temporelles en fin de vie d'un circuit. Un exemple d'application est donné pour un processeur embarqué et les résultats pour un ensemble d'applications sont reportés. La solution proposée permet d'explorer différentes configurations d'une architecture MPSoC pour comparer le vieillissement. Aussi, l'application la plus sévère pour le vieillissement peut être identifiée.

Cette thèse de doctorat traite les aspects de la modélisation et de l'analyse de la parole, regroupés sous le chapeau commun de la qualité. Le premier aspect est représenté par le développement d'un modèle interne de contrôle de la production de la parole ; le deuxième, par le développement des outils pour son analyse. Un modèle interne optimal sous contraintes est proposé pour le contrôle d'un robot parlant, basé sur l'hypothèse du point d'équilibre (EPH, modèle-lambda). Ce modèle interne se repose sur le principe suivant : les mouvements du robot sont produits de telle façon que la longueur du chemin, parcouru dans l'espace interne des commandes motrices lambda, soit minimale, sous certaines contraintes liées à l'espace externe. L'aspect mathématique du problème conduit au problème géodésique généralisé, un problème relevant du calcul variationnel, dont la solution exacte analytique est assez complexe. En utilisant certains résultats empiriques, une solution approximative est enfin développée et implémentée. La solution du problème donne des résultats intéressants et prometteurs, et montre que le modèle interne proposé permet d'atteindre une certaine réalité de la production de la parole ; notamment, des similitudes entre la parole réelle et celle produite par le robot sont constatées. Puis, dans un but d'analyser et de caractériser le signal de parole, plusieurs méthodes d'analyse statistique sont développées. Elles sont basées sur les statistiques d'ordre supérieurs et sur l'entropie discrète normalisée. Dans ce cadre, nous avons également élaboré un estimateur non-biaisée et efficace du cumulant d'ordre quatre, en deux versions bloc et adaptative
This Ph.D. dissertation deals with speech modeling and processing, which both share the speech quality aspect. An optimum internal model with constraints is proposed and discussed for the control of a biomechanical speech robot based on the equilibrium point hypothesis (EPH, lambda-model). It is supposed that the robot internal space is composed of the motor commands lambda of the equilibrium point hypothesis. The main idea of the work is that the robot movements, and in particular the robot speech production, are carried out in such a way that, the length of the path, traveled in the internal space, is minimized under acoustical and mechanical constraints. Mathematical aspect of the problem leads to one of the problems of variational calculus, the so-called geodesic problem, whose exact analytical solution is quite complicated. By using some empirical findings, an approximate solution for the proposed optimum internal model is then developed and implemented. It gives interesting and challenging results, and shows that the proposed internal model is quite realistic; namely, some similarities are found between the robot speech and the real one. Next, by aiming to analyze speech signals, several methods of statistical speech signal processing are developed. They are based on higher-order statistics (namely, on normalized central moments and on the fourth-order cumulant), as well as on the discrete normalized entropy. In this framework, we also designed an unbiased and efficient estimator of the fourth-order cumulant in both batch and adaptive versions

Dans ce mémoire, nous travaillons sur une méthode de simulation de Monte-Carlo qui utilise des variables antithétiques pour estimer un intégrale de la fonction f(x) sur un intervalle (0,1] où f peut être une fonction monotone, non-monotone ou une autre fonction difficile à simuler. L'idée principale de la méthode qu'on propose est de subdiviser l'intervalle (0,1] en m sections dont chacune est subdivisée en l sous intervalles. Cette technique se fait en plusieurs étapes et à chaque fois qu'on passe à l'étape supérieure la variance diminue. C'est à dire que la variance obtenue à la kième étape est plus petite que celle trouvée à la (k-1)ième étape ce qui nous permet également de rendre plus petite l'erreur d’estimation car l'estimateur de l'intégrale de f(x) sur [0,1] est sans biais. L'objectif est de trouver m, le nombre optimal de sections, qui permet de trouver cette diminution de la variance.
In this master thesis, we consider simulation methods based on antithetic variates for estimate integrales of f(x) on interval (0,1] where f is monotonic function, not a monotonic function or a function difficult to integrate. The main idea consists in subdividing the (0,1] in m sections of which each one is subdivided in l subintervals. This method is done recursively. At each step the variance decreases, i.e. The variance obtained at the kth step is smaller than that is found at the (k-1)th step. This allows us to reduce the error in the estimation because the estimator of integrales of f(x) on interval [0,1] is unbiased. The objective is to optimize m.
Les fichiers qui accompagnent mon document ont été réalisés avec le logiciel Latex et les simulations ont été réalisés par Splus(R).

Un réseau de seize détecteurs ATLAS-MPX a été mis en opération dans le détecteur ATLAS au LHC du CERN. Les détecteurs ATLAS-MPX sont sensibles au champ mixte de radiation de photons et d’électrons dans la caverne d’ATLAS et sont recouverts de convertisseurs de fluorure de lithium et de polyéthylène pour augmenter l’efficacité de détection des neutrons thermiques et des neutrons rapides respectivement. Les collisions à haute énergie sont dominées par des interactions partoniques avec petit moment transverse pT , associés à des événements de “minimum bias”. Dans notre cas la collision proton-proton se produit avec une énergie de 7 TeV dans le centre de masse avec une luminosité de 10³⁴cm⁻²s⁻¹ telle que fixée dans les simulations. On utilise la simulation des événements de "minimum bias" générés par PYTHIA en utilisant le cadre Athena qui fait une simulation GEANT4 complète du détecteur ATLAS pour mesurer le nombre de photons, d’électrons, des muons qui peuvent atteindre les détecteurs ATLASMPX dont les positions de chaque détecteur sont incluses dans les algorithmes d’Athena. Nous mesurons les flux de neutrons thermiques et rapides, générés par GCALOR, dans les régions de fluorure de lithium et de polyéthylène respectivement. Les résultats des événements de “minimum bias” et les flux de neutrons thermiques et rapides obtenus des simulations sont comparés aux mesures réelles des détecteurs ATLAS-MPX.
A network of sixteen ATLAS-MPX detectors has been put in operation in the ATLAS detector at CERN-LHC. ATLAS-MPX detectors are sensitive to a mixed radiation field of photons and electrons in the ATLAS cavern and are covered with lithium fluoride and polyethylene converters in order to increase the detection sensitivity of thermal neutrons and fast neutrons respectively. High energy collisions are dominated by partonic interactions with small transverse moment pT , associated with "minimum bias" events. In our case, the proton-proton collision occurs with an center-of-mass energy of 7 TeV with a fixed luminosity of 10³⁴cm⁻²s⁻¹ in the simulations. We use "minimum bias" events simulation generated by PYTHIA using the framework Athena. Athena’s framework makes a full GEANT4 simulation of the ATLAS detector. We include the positions of each detector in the Athena algorithms for measuring the number of photons, electrons and muons that can reach the detectors ATLAS-MPX. We measure the fluxes of thermal and fast neutrons generated by GCALOR in lithium fluoride and polyethylene regions respectively. The "minimum bias" events results and the flow of thermal and fast neutrons obtained by simulations are compared with real measurements of the ATLAS-MPX detectors.

Thèse réalisée en cotutelle entre l'Université de Montréal et l'Université Pierre et Marie Curie, Paris 06, Sorbonne Universités.
Contexte : Les études portant sur les effets de l’environnement sur la santé ont essentiellement examiné les effets de l’environnement résidentiel. Cette approche a été critiquée pour son absence de prise en compte des environnements géographiques de vie non-résidentiels (c.-à-d. le travail, l’école, les lieux récréatifs et sociaux, etc.). Alors que la mobilité est un déterminant clé de l’exposition, peu d’études ont examiné les mobilités quotidiennes pour évaluer les effets du milieu sur la santé. Objectifs : L’objectif général de cette thèse est d’évaluer si la prise en compte des lieux d’activité dans lesquels les individus se déplacent et sont régulièrement exposés permet de mieux estimer l’impact de l’environnement sur la pratique de la marche récréative. Les objectifs spécifiques de la thèse sont : i) identifier les différents types de comportement spatiaux des individus vivants en région Île-de-France et leurs déterminants sociodémographiques ; ii) évaluer si l’exposition à des facteurs environnementaux facilitant la marche diffère en fonction de la définition géographique de la zone d’exposition et varie en fonction du niveau socio-économique et de la localisation de la résidence dans la région Île-de-France ; iii) évaluer les caractéristiques environnementales, résidentielles et non-résidentielles, associées à la pratique de la marche récréative. Méthodes : Trois études transversales ont été conduites sur la seconde vague de la Cohorte RECORD (Residential Environment and CORonary heart Disease). Les lieux d’activité réguliers des participants, ainsi que la délimitation de leur quartier résidentiel perçu ont été collectés grâce à l’application VERITAS (Visualization and Evaluation of Regular Individual Travel destinations and Activity Spaces). Résultats : La première étude a permis d’identifier une typologie des comportements de mobilité individuels caractérisés par : i) la taille de l’espace d’activité, ii) l’élongation de l’espace d’activité, iii) le centrage de l’espace d’activité sur le quartier de résidence, iv) le volume d’activités, et v) les types d’activités réalisées. Le statut socio-économique et la localisation de la résidence dans l’agglomération parisienne sont apparus comme de forts déterminants du comportement spatial. Les résultats de la deuxième étude montrent que l’exposition à des caractéristiques environnementales facilitant la marche diffère entre le quartier de résidence, le quartier résidentiel perçu, et l’espace d’activité. L’erreur de mesure liée à la seule prise en compte de mesures d’exposition résidentielle varie en fonction des groupes socio-économiques et des degrés d’urbanisation de la résidence dans la région Île-de-France. Dans la troisième étude, une densité de destinations élevée, la présence de lacs ou de voies d’eau et un niveau d’éducation élevé du quartier sont associés à une augmentation de la pratique de la marche récréative. Enfin, cette étude montre une forte influence des caractéristiques environnementales autour de la résidence et des lieux d’activité récréatifs sur la pratique de la marche récréative. Conclusion : Cette thèse souligne l’importance de prendre en compte les environnements géographiques de vie résidentiels et non-résidentiels pour i) mieux approximer l’exposition environnementale réelle, ii) évaluer les effets de l’environnement sur les comportements de santé. Afin d’approfondir les mécanismes par lesquels l’environnement influence la pratique de l’activité physique, il apparait pertinent d’examiner conjointement où les individus se déplacent, mais également ce que les individus font, en termes de types d’activité et de contraintes liées aux activités réalisées. Identifier quels lieux d’activité ont le plus d’influence sur la pratique de l’activité physique contribue à cibler des contextes géographiques prioritaires pour les interventions en promotion de la santé.
Background: Previous studies on place effect on health focused on the residential neighborhood. This approach was criticized for not considering non-residential geographic life environments. While mobility is a key determinant of exposure, few studies accounted for daily mobility to evaluate environmental effects on health. Purpose: The overarching aim of this dissertation is to estimate whether accounting for people’s network of activity places and their resulting exposure allows improving the understanding of environmental influences on recreational walking behavior. The specific objectives are: i) to identify types of spatial behavior of individuals living in the Ile-de-France region and their socio-demographic correlates; ii) to assess whether the exposure to supportive walking environments differs depending on the geographic definition of the exposure area and varies by the socioeconomic status and the degree of urbanicity; iii) to evaluate which residential and non-residential neighborhood characteristics are associated with recreational walking. Methods: Three cross sectional studies were conducted on the second wave of the RECORD Cohort Study (Residential Environment and CORonary heart Disease). Information on participants’ regular activity places and perceived residential neighborhood were collected through the VERITAS application (Visualization and Evaluation of Regular Individual Travel destinations and Activity Spaces). Result: In the first study, I identified a typology of individuals’ patterns of mobility characterized by: i) the size of the activity space, ii) the elongation of the activity space, iii) the centering of the activity space on the residential neighborhood, iv) the volume of activity, and v) the type of activity performed. The individual-level socio-economic status and degree of urbanicity of the place of residence in the Ile-de-France region are strong determinants of individuals’ spatial behavior. Results from the second study provide evidence that exposure to environmental characteristics supportive to walking highly differs between the residential neighborhood, the perceived residential neighborhood and the activity space. The measurement error resulting from the sole use of residential measures of exposure varies among SES groups and among categories of the degree of urbanicity of the residence. In the third empirical study a high density of destinations, the presence of a lake or waterway, and a high neighborhood education are associated with recreational walking. Finally, this study provides evidence of a strong influence of the environmental condition around the home and the recreational activity locations on the practice of recreational walking. Conclusion: This dissertation strengthen the conceptual grounds and empirical evidence that accounting for both residential and non-residential geographical environments individual get exposed is required to i) better proxy the true environmental exposure, ii) estimate environmental influences on health behaviors. In order to investigate the mechanisms through which environmental exposure influence physical activity, it is relevant to examine where people go, and what people actually do in terms of type of activity and constraints related to the activity performed. Identifying which activity places is most influential on physical activity informs on the geographical contexts health promotion interventions should target.