Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Implémentation et optimisation“

L’évaluation de l’état écologique des cours d’eau repose sur le calcul d’indices de qualité basés sur la sensibilité de certains groupes biologiques, dont les diatomées, à la pollution. La détermination et la quantification des espèces de diatomées reposent généralement sur des méthodes d’identification morphologique en microscopie qui peuvent paraître complexes, chronophages et relativement onéreuses. Au cours de la dernière décennie, une nouvelle méthode de biologie moléculaire basée sur l’ADN a été développée, permettant d’identifier les espèces sur la base de critères génétiques plutôt que sur des critères morphologiques : le métabarcoding. En combinaison avec les technologies de séquençage à haut débit, le métabarcoding permet d’identifier l’ensemble des espèces présentes au sein d’un échantillon environnemental et de traiter plusieurs centaines d’échantillons en parallèle. Cet article présente les résultats de deux études récentes menées sur les cours d’eau de Mayotte (2013-2018) et de France métropolitaine (2016-2018), visant à tester le potentiel d’application du métabarcoding pour la bio-indication au sens de la directive cadre sur l’eau (DCE). Nous abordons les différents développements méthodologiques et optimisations qui ont été réalisés pour fiabiliser les inventaires taxonomiques de diatomées produits en métabarcoding, notamment en matière de quantification des espèces basée sur l’abondance relative des séquences ADN. Nous présentons ensuite les résultats d’application de l’approche moléculaire pour l’évaluation de l’état écologique de plus de 500 sites de cours d’eau nationaux, en les confrontant avec les résultats obtenus via l’approche classique en morphologie. Finalement, nous discutons du potentiel d’application en routine du métabarcoding à l’échelle des réseaux de surveillance des cours d’eau, de ses limites d’application et proposons certaines recommandations pour une future implémentation complémentaire à l’approche morphologique actuellement prescrite dans les arrêtés réglementaires.

La modélisation tridimensionnelle en géologie est un domaine en plein essor dont le but est de représenter, dans une forme facilement transmissible d'une personne à l'autre, la structure géométrique complexe du sous-sol. Les approches classiques de C. A. O. N'étant que peu adaptées à la complexité des données rencontrées en géologie, le professeur Mallet a proposé une nouvelle approche de modélisation, dans le cadre du projet GOCAD, approche basée sur une méthode d'interpolation en trois dimensions: Discrete Smooth Interpolation (D. S. I. ). Les travaux présentés dans cette thèse furent réalisés dans le cadre de ce projet, et consistaient en l'étude de cette méthode afin d'en optimiser l'utilisation. En particulier, nous nous sommes intéressés à la convergence de cette méthode et aux méthodes numériques d'accélération de cette convergence, ainsi qu'à la définition d'un modèle général d'implémentation utilisant des relations entre des objets support d'interpolation et des objets données, le modèle atomique-contrôleur. Quelques applications de ce modèle à des problèmes de géophysique seront alors présentées

La radiothérapie moléculaire (rtm) consiste à détruire les cibles tumorales à l’aide de vecteurs marqués par des isotopes radioactifs. Cette discipline médicale se développe notamment au travers des succès obtenus dans les traitements des lymphomes non-hodgkiniens (lnh) par radioimmunothérapie. Une des clés de l’optimisation de la rtm repose sur la personnalisation des doses absorbées délivrées, i. E : viser les cibles tumorales en évitant d’être toxique aux tissus sains environnants. Le calcul des doses absorbées en rtm nécessite d’une part, la localisation spatiale et temporelle des vecteurs injectés par imagerie scintigraphique et d’autre part, la connaissance du milieu de transport des radiations émises, obtenue par imagerie tomodensitométrique. La précision globale de la dosimétrie clinique est fonction du niveau de précision de chacune de ces étapes. Actuellement, l’absence de protocole dosimétrique de référence standardisé et la grande hétérogénéité de mise en œuvre de ces protocoles conduisent à une évaluation délicate de la précision des calculs de dose absorbée. À travers ce travail de thèse, nous avons développé et évalué des approches de calcul de la dose absorbée qui nous ont permis de mettre en évidence une relation entre la dose absorbée à la moelle osseuse et la toxicité hématologique chez des patients atteints de lnh. Par ailleurs, nous avons imaginé et initié un projet scientifique, DosiTest, qui vise à évaluer l’impact des étapes permettant la réalisation d’une étude dosimétrique, au moyen d’une inter–comparaison multicentrique virtuelle basée sur une modélisation Monte–Carlo
Molecular radiotherapy (mrt) consists in destructing tumour targets by radiolabelled vectors. This nuclear medi¬cine specialty is being considered with increasing interest for example via the success achieved in the treatment of non-Hodgkin lymphomas by radioimmunotherapy. One of the keys of mrt optimization relies on the personalisa¬tion of absorbed doses delivered to the patient : This is required to ascertain that irradiation is focused on tumour cells while keeping surrounding healthy tissue irradiation at an acceptable — non-toxic — level. Radiation dose evaluation in mrt requires in one hand, the spatial and temporal localization of injected radioactive sources by scintigraphic imaging, and on a second hand, the knowledge of the emitted radiation propagating media, given by CT imaging. Global accuracy relies on the accuracy of each of the steps that contribute to clinical dosimetry. There is no reference, standardized dosimetric protocol to date. Due to heterogeneous implementations, evaluation of the accuracy of the absorbed dose is a difficult task. In this thesis, we developped and evaluated different dosimetric approaches that allow us to find a relationship between the aborbed dose to the bone marrow and haematological toxicity. Besides, we built a scientific project, called DosiTest, which aims at evaluating the impact of the various step that contribute to the realization of a dosimetric study, by means of a virtual multicentric comparison based on Monte–Carlo modelling

Un quantificateur vectoriel algébrique encastré pour un codeur ACELP/TCX est étudié et implémenté sur une plate-forme DSP (TMS320C54x). Ces travaux sont justifiés principalement par une demande croissante pour un codeur offrant de bonnes performances pour la parole et l'audio en bande élargie à des débits variant entre 16 et 32 kbps. Le codeur ACELP/TCX est un codeur bien adapté pour répondre à de telles situations. En effet, le modèle ACELP ª repose sur une approche (le codage temporel prédictif) adaptée au signal de parole alors que le modèle TCX est basé sur une approche de codage fréquentiel (codage par transformée), plus adaptée au signal audio en général. Le quantificateur étudié a déjà fait l'objet de plusieurs recherches. Cependant, les travaux pratiques accomplis jusqu'à maintenant n'ont pas été réalisés dans le but de minimiser la complexité de l'implémentation sur un processeur spécialisé en traitement de signal (DSP), mais pour démontrer son fonctionnement dans le cadre du codage de la parole et de comparer les performances avec d'autres techniques. L'optimisation réalisée dans le présent ouvrage a comme point de départ les travaux théoriques et les réalisations techniques effectuées dans des travaux réalisés dans le passé. La réduction de la complexité est au coeur du problème puisqu'avec le modèle ACELP/TCX, la complexité du quantificateur algébrique s'ajoute à celle du codeur ACELP ª , de la transformée temps/fréquence, etc. Même en réduisant la complexité du quantificateur de plus de 35% par rapport à la version initiale, un total non négligeable de 35MIPS est requis pour la quantification des coefficients de la transformée dans le codeur ACELP/TCX.

L'acquisition autonome de représentations et de fonctionnalités en robotique pose de nombreux problèmes théoriques. Aujourd'hui, les systèmes robotiques autonomes sont conçus autour d'un ensemble de fonctionnalités. Leurs représentations du monde sont issues de l’analyse d'un problème et d'une modélisation préalablement données par les concepteurs. Cette approche limite les capacités d'apprentissage. Nous proposons dans cette thèse un système ouvert de représentations et de fonctionnalités. Ce système apprend en expérimentant son environnement et est guidé par l’augmentation d’une fonction de valeur. L'objectif du système consiste à agir sur son environnement pour réactiver les représentations dont il avait appris une connotation positive. Une analyse de la capacité à généraliser la production d'actions appropriées pour ces réactivations conduit à définir un ensemble de propriétés nécessaires pour un tel système. Le système de représentation est constitué d'un réseau d'unités de traitement semblables et utilise un codage par position. Le sens de l'état d'une unité dépend de sa position dans le réseau. Ce système de représentation possède des similitudes avec le principe de numération par position. Une représentation correspond à l'activation d'un ensemble d'unités. Ce système a été implémenté dans une suite logicielle appelée NeuSter qui permet de simuler des réseaux de plusieurs millions d'unités et milliard de connexions sur des grappes hétérogènes de machines POSIX. Les premiers résultats permettent de valider les contraintes déduites de l'analyse. Un tel système permet d'apprendre dans un même réseau, de façon hiérarchique et non supervisée, des détecteurs de bords et de traits, de coins, de terminaisons de traits, de visages, de directions de mouvement, de rotations, d'expansions, et de phonèmes. NeuSter apprend en ligne en utilisant uniquement les données de ses capteurs. Il a été testé sur des robots mobiles pour l'apprentissage et le suivi d'objets
Autonomous acquisition of representations and functionalities by a machine address several theoretical questions. Today’s autonomous robots are developed around a set of functionalities. Their representations of the world are deduced from the analysis and modeling of a given problem, and are initially given by the developers. This limits the learning capabilities of robots. In this thesis, we propose an approach and a system able to build open-ended representation and functionalities. This system learns through its experimentations of the environment and aims to augment a value function. Its objective consists in acting to reactivate the representations it has already learnt to connote positively. An analysis of the generalization capabilities to produce appropriate actions enable define a minimal set of properties needed by such a system. The open-ended representation system is composed of a network of homogeneous processing units and is based on position coding. The meaning of a processing unit depends on its position in the global network. This representation system presents similarities with the principle of numeration by position. A representation is given by a set of active units. This system is implemented in a suite of software called NeuSter, which is able to simulate million unit networks with billions of connections on heterogeneous clusters of POSIX machines. .

Suite à l'engouement général pour les drones de petite taille durant ces dernières années, ainsi qu'à l'amélioration récente des nouvelles technologies, le CEA a proposé en 2003 la mise au point d'un drone miniature facilement téléopérable et capable d'effectuer des missions de reconnaissance et d'inspection en intérieur. Le vecteur d'intervention choisi pour ce type de mission est un quadrirotor connu sous le nom de "X4-flyer", particulièrement bien adapté au vol quasi-stationnaire. Toutefois, connu des modélistes et déjà présent dans le commerce sous la forme d'un jouet, ce drone se révèle être extrêmement dur à piloter pour un individu n'ayant aucune expérience du modélisme. Dans cette thèse, nous proposons différents algorithmes, dont la majorité est embarquable, permettant le contrôle simple et intuitif de l'appareil à partir de consignes en vitesse de translation provenant de l'utilisateur. D'autres algorithmes basés sur la vision 3D et 2D déportés sur une station sol, sont présentés et permettent l'asservissement du drone en position au-dessus d'une cible située au sol. Pour ce faire, dans un premier temps nous nous intéressons à la compréhension des différents phénomènes aérodynamiques agissant sur le "X4-flyer" ainsi qu'à l'obtention d'un modèle dynamique du quadrirotor. Par la suite, un retour d'état ainsi qu'une loi de commande adaptative non linéaire, facilement implementable dans le calculateur embarqué et basée sur le précédent modèle, sont présentés. Ce contrôleur réalise le compromis de prendre en compte les non linéarités du modèle ainsi que la simplicité et la facilité d' implémentation qu'aurait un contrôleur de type PID. Enfin, des asservissements 3D du drone puis 2D prenant en compte la dynamique complète du "X4-flyer" sont mis en place. L'ensemble des parties théoriques abordées sont testées via des simulations, puis validées sur le prototype du CEA
Now days, the interest for the small size Unmanned Aerial Vehicle (UAV) area is very important. In order to lead inspection and recognition missions, the French Atomic Energy Commission (CEA) is interested in the use of a rotary wings aerial vehicle suited for quasi-stationary flight conditions. Consequently, a prototype ideally suited for this type of mission and for stationary fight conditions, known as an "X4-flyer" has been built. This kind of small aerial robot is known from the modelist and can be bought as a toy. However, it is very difficult to control it without a lot of hours of traning. Consequently, this document presents several embedded algorithms allowing the simple control of the vehicule from simple user translational speed orders. Then, image-based visual servo controls, computed on a ground station, are equally presented and allow the stabilization of the UAV above a target situated on the ground. In order to do this, in a first time, we are interested in the understanding of the different aerodynamical effects applying on the "X4-flyer" and to the elaboration of a mathematical model of the vehicule. Then, a state feedback and a non linear adaptative control, easy to on board and based on the precedent model, are designed. This control law take into account the model non linearity. At least, 3D visual servoing and 2D visual servoing derived for the full dynamics of the system is designed. Each theoretical part of the document has been tested and validated on the experimental UAV

En ce qui concerne la hiérarchie de contrôle des micro-réseaux, la coordination des contrôleurs locaux est obligatoire aux niveaux secondaire et tertiaire. Au lieu d'utiliser une unité centrale comme approche conventionnelle, dans ce travail, des schémas distribués sont considérés. Les approches distribuées ont récemment fait l'objet d'une attention particulière en raison de leurs avantages en termes de fiabilité, d'évolutivité et de sécurité. Le système multi-agents est une technique avancée dont les propriétés les rendent aptes à servir de base à la construction de systèmes de contrôle distribués modernes. La thèse porte sur la conception d'agents visant à distribuer des algorithmes de contrôle et d'optimisation dans des micro-réseaux avec un déploiement en ligne réaliste sur une plate-forme Hardware-in-the-Loop. Sur la base de l'architecture à trois couches fournie par micro-réseaux, une plate-forme de laboratoire avec configuration Hardware-in-the-Loop est construite au niveau du système. Cette plateforme comprend deux parties : (1) un simulateur numérique en temps réel permet de simuler en temps réel des micro-réseaux de cas de test avec des contrôleurs locaux ; et (2) un cluster de Raspberry PI représente le système multi-agent fonctionnant dans un réseau de communication physique épars. Un agent est un programme en Python exécuté sur un seul Raspberry PI qui permet de transférer des données à ses voisins et d’effectuer des calculs selon des algorithmes de manière distribuée.Dans la thèse, nous appliquons les algorithmes distribués pour les niveaux de contrôle secondaire et tertiaire. Les contrôles secondaires distribués dans un micro-réseau îloté sont présentés selon deux approches d'algorithme de consensus à temps fini et d'algorithme de consensus moyen avec les améliorations des performances. Une extension de la plate-forme avec la Power Hardware-in-the-Loop et la communication basée sur la norme IEC 61850 est traitée pour rapprocher le déploiement des agents des applications industrielles. Au niveau de contrôle supérieur, les agents exécutent la méthode des multiplicateurs à sens alternatif pour déterminer les points de fonctionnement optimaux des systèmes de micro-réseaux en état d'îlot et de connexion au réseau. Les objectifs de contrôle secondaire et tertiaire sont atteints dans un cadre unique qui est rarement mentionné dans d'autres études.Dans l'ensemble, l'agent est explicitement étudié et déployé dans des conditions réalistes pour faciliter l'application des algorithmes distribués pour le contrôle hiérarchique dans les micro-réseaux. Cette recherche constitue une étape supplémentaire qui rapproche les algorithmes distribués de l'implémentation sur site
In terms of the control hierarchy of microgrids, the coordination of local controllers is mandatory in the secondary and tertiary levels. Instead of using a central unit as conventional approaches, in this work, distributed schemes are considered. The distributed approaches have been taken attention widely recently due to the advantages of reliability, scalability, and security. The multi-agent system is an advanced technique having properties that make them suitable for acting as a basis for building modern distributed control systems. The thesis focuses on the design of agents aiming to distributed control and optimization algorithms in microgrids with realistic on-line deployment on a Hardware-in-the-loop platform. Based on the provided three-layer architecture of microgrids, a laboratory platform with Hardware-in-the-loop setup is constructed in the system level. This platform includes two parts: (1) a digital real-time simulator uses to simulate test case microgrids with local controllers in real-time; and (2) a cluster of hardware Raspberry PIs represents the multi-agent system operating in a sparse physical communication network. An agent is a Python-based program run on a single Raspberry PI owing abilities to transfer data with neighbors and computing algorithms to control the microgrid in a distributed manner.In the thesis, we apply the distributed algorithms for both secondary and tertiary control level. The distributed secondary controls in an islanded microgrid are presented in two approaches of finite-time consensus algorithm and average consensus algorithm with the improvements in performances. An extension of the platform with Power Hardware-in-the-Loop and IEC 61850-based communication is processed to make the deployment of agents closer to industrial applications. On the top control level, the agents execute the Alternating Direction Method of Multipliers to find out the optimal operation points of microgrid systems in both islanded and grid-connect state. The secondary and tertiary control objectives are achieved in a single framework which is rarely reported in other studies.Overall, the agent is explicitly investigated and deployed in the realistic conditions to facilitate applications of the distributed algorithms for the hierarchical control in microgrids. This research gives a further step making the distributed algorithms closer to onsite implementation

La récupération de l'énergie des vibrations est un concept relativement nouveau qui peut être utilisé dans l'alimentation des dispositifs embarqués de puissance à micro-échelle avec l'énergie des vibrations omniprésentes dans l'environnement. Cette thèse contribue à une étude générale des récupérateurs de l'énergie des vibrations (REV) employant des transducteurs électrostatiques. Un REV électrostatique typique se compose d'un transducteur capacitif, de l'électronique de conditionnement et d'un élément de stockage. Ce travail se concentre sur l'examen du circuit de conditionnement auto-synchrone proposé en 2006 par le MIT, qui combine la pompe de charge à base de diodes et le convertisseur DC-DC inductif de type de flyback qui est entraîné par le commutateur. Cette architecture est très prometteuse car elle élimine la commande de grille précise des transistors utilisés dans les architectures synchrones, tandis qu'un commutateur unique se met en marche rarement. Cette thèse propose une analyse théorique du circuit de conditionnement. Nous avons développé un algorithme qui par commutation appropriée de flyback implémente la stratégie de conversion d'énergie optimale en tenant compte des pertes liées à la commutation. En ajoutant une fonction de calibration, le système devient adaptatif pour les fluctuations de l'environnement. Cette étude a été validée par la modélisation comportementale.Une autre contribution consiste en la réalisation de l'algorithme proposé au niveau du circuit CMOS. Les difficultés majeures de conception étaient liées à l'exigence de haute tension et à la priorité de la conception faible puissance. Nous avons conçu un contrôleur du commutateur haute tension de faible puissance en utilisant la technologie AMS035HV. Sa consommation varie entre quelques centaines de nanowatts et quelques microwatts, en fonction de nombreux facteurs - paramètres de vibrations externes, niveaux de tension de la pompe de charge, la fréquence de la commutation de commutateur, la fréquence de la fonction de calibration, etc.Nous avons également réalisé en silicium, fabriqué et testé un commutateur à haute tension avec une nouvelle architecture de l'élévateur de tension de faible puissance. En montant sur des composants discrets de la pompe de charge et du circuit de retour et en utilisant l'interrupteur conçu, nous avons caractérisé le fonctionnement large bande haute-tension du prototype de transducteur MEMS fabriqué à côté de cette thèse à l'ESIEE Paris. Lorsque le capteur est excité par des vibrations stochastiques ayant un niveau d'accélération de 0,8 g rms distribué dans la bande 110-170 Hz, jusqu'à 0,75 µW de la puissance nette a été récupérée.

La récupération de l'énergie des vibrations est un concept relativement nouveau qui peut être utilisé dans l'alimentation des dispositifs embarqués de puissance à micro-échelle avec l'énergie des vibrations omniprésentes dans l’environnement. Cette thèse contribue à une étude générale des récupérateurs de l'énergie des vibrations (REV) employant des transducteurs électrostatiques. Un REV électrostatique typique se compose d'un transducteur capacitif, de l'électronique de conditionnement et d’un élément de stockage. Ce travail se concentre sur l'examen du circuit de conditionnement auto-synchrone proposé en 2006 par le MIT, qui combine la pompe de charge à base de diodes et le convertisseur DC-DC inductif de type de flyback qui est entraîné par le commutateur. Cette architecture est très prometteuse car elle élimine la commande de grille précise des transistors utilisés dans les architectures synchrones, tandis qu'un commutateur unique se met en marche rarement. Cette thèse propose une analyse théorique du circuit de conditionnement. Nous avons développé un algorithme qui par commutation appropriée de flyback implémente la stratégie de conversion d'énergie optimale en tenant compte des pertes liées à la commutation. En ajoutant une fonction de calibration, le système devient adaptatif pour les fluctuations de l'environnement. Cette étude a été validée par la modélisation comportementale.Une autre contribution consiste en la réalisation de l'algorithme proposé au niveau du circuit CMOS. Les difficultés majeures de conception étaient liées à l'exigence de haute tension et à la priorité de la conception faible puissance. Nous avons conçu un contrôleur du commutateur haute tension de faible puissance en utilisant la technologie AMS035HV. Sa consommation varie entre quelques centaines de nanowatts et quelques microwatts, en fonction de nombreux facteurs - paramètres de vibrations externes, niveaux de tension de la pompe de charge, la fréquence de la commutation de commutateur, la fréquence de la fonction de calibration, etc.Nous avons également réalisé en silicium, fabriqué et testé un commutateur à haute tension avec une nouvelle architecture de l'élévateur de tension de faible puissance. En montant sur des composants discrets de la pompe de charge et du circuit de retour et en utilisant l'interrupteur conçu, nous avons caractérisé le fonctionnement large bande haute-tension du prototype de transducteur MEMS fabriqué à côté de cette thèse à l'ESIEE Paris. Lorsque le capteur est excité par des vibrations stochastiques ayant un niveau d'accélération de 0,8 g rms distribué dans la bande 110-170 Hz, jusqu'à 0,75 µW de la puissance nette a été récupérée
Vibration energy harvesting is a relatively new concept that can be used in powering micro-scale power embedded devices with the energy of vibrations omnipresent in the surrounding. This thesis contributes to a general study of vibration energy harvesters (VEHs) employing electrostatic transducers. A typical electrostatic VEH consists of a capacitive transducer, conditioning electronics and a storage element. This work is focused on investigations of the reported by MIT in 2006 auto-synchronous conditioning circuit, which combines the diode-based charge pump and the inductive flyback energy return driven by the switch. This architecture is very promising since it eliminates precise gate control of transistors employed in synchronous architectures, while a unique switch turns on rarely. This thesis addresses the theoretical analysis of the conditioning circuit. We developed an algorithm that by proper switching of the flyback allows the optimal energy conversion strategy taking into account the losses associated with the switching. By adding the calibration function, the system became adaptive to the fluctuations in the environment. This study was validated by the behavioral modeling. Another contribution consists in realization of the proposed algorithm on the circuit level. The major design difficulties were related to the high-voltage requirement and the low-power design priority. We designed a high-voltage analog controller of the switch using AMS035HV technology. Its power consumption varies between several hundred nanowatts and a few microwatts, depending on numerous factors - parameters of external vibrations, voltage levels of the charge pump, frequency of the flyback switching, frequency of calibration function, etc. We also implemented on silicon, fabricated and tested a high-voltage switch with a novel low power level-shifting driver. By mounting on discrete components the charge pump and flyback circuit and employing the proposed switch, we characterized the wideband high-voltage operation of the MEMS transducer prototype fabricated alongside this thesis in ESIEE Paris. When excited with stochastic vibrations having an acceleration level of 0.8 g rms distributed in the band 110-170 Hz, up to 0.75 µW of net electrical power has been harvested