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Parametric driving as a route to topological states and quantum devices
No full textIn this thesis, we theoretically study novel ways to use parametric driving in bosonic systems as a resource to generate interesting properties and states. We parametrically drive a topologically trivial bosonic system and show that properly tuning the phases and strengths of the drive induces a topological phase transition. We study the phase diagram and show that parametrically-driven topological bosonic systems are distinct from their fermionic analogues as well as topological systems without parametric driving. For a finite-sized system, we use standard input-output formalism to study the transport of classical signals. We show that parametrically-driven topological bosonic systems mediate protected chiral inelastic transport in conjunction with the usual chiral elastic transport. When weakly coupled to a zero-temperature environment, we show that parametrically driving a bosonic system can lead to interesting steady-states. Under certain circumstances, we show that it is possible to obtain a steady-state for non-conserved bosons, such as photons, that is thermally occupied at a finite temperature and chemical potential. In a different scheme, we study how vacuum fluctuations propagate in parametrically driven topological bosonic systems. We show how to obtain parametrically-unstable edge states, while maintaining stable bulk modes, by choosing the frequency and phasesof the drive accordingly. Furthermore, we show how to exploit this property to realize a topologically-protected, travelling-wave amplifier. Such a device is experimentally cost-heavy to produce: requires parametrically driving many lattice sites. We thusnumerically study if it is possible to achieve a resource-efficient device with similar amplifying properties. We show that we can greatly reduce the number of parametrically driven sites, increasing the resource-efficiency.Finally, we study the effects of having different loss rates for the bosonic modes in travelling-wave parametric amplifiers. We study two different loss models and show that having loss asymmetry can greatly deteriorate the squeezing of collective output quadratures while leaving your state strongly entangled. As several protocols require the use of squeezed collective quadratures, we propose a correction scheme which allows one to regain some level of squeezing for the collective quadratures. Furthermore, we show that asymmetry increases the amount of noise added by the amplifier.Dans cette thèse, nous étudions d'un point de vue théorique de nouvelles façons d'utiliser la modulation paramétrique dans des systèmes bosonique comme une ressource pour générer des propriétés et des états intéressants. Nous modulons de manière paramétrique un système de bosons topologiquement trivial et nous montrons que le réglage correct des phases et des amplitudes de la modulation induit une transition de phase topologique. Nous établissons le diagramme de phase et nous montrons que les systèmes de bosons topologiques à modulation paramétrique sont distincts de leurs analogues fermioniques ainsi que des systèmes topologiques sans modulation paramétrique. Pour un système de taille finie, nous utilisons le formalisme d'entrée-sortie standard pour étudier le transport des signaux classiques. Nous montrons que les systèmes de bosons topologiques à modulation paramétriques peuvent servir de médiateur pour le transport inélastique et chiral en conjonction avec le transport élastique et chiral habituel. Lorsque faiblement couplé à un environnement à température nulle, nous montrons que la modulation paramétrique d'un système bosonique peut conduire à des états d'équilibre intéressants. Nous montrons qu'il est possible d'observer sous certaines conditions un état d'équilibre pour des bosons non conservés, comme par exemple des photons, qui est thermiquement occupés à une température finie et à un potentiel chimique non-nulle.Dans un second temps, nous étudions comment les fluctuations du vide se propagent dans des systèmes de bosons topologiques à modulation paramétrique. Nous montrons comment obtenir des états de bord paramétriquement instables, tout en maintenant les modes de volume stables, en choisissant la fréquence et les phases de la modulation en conséquence. Nous exploitons ensuite ces proprietés pour réaliser un amplificateur à ondes de déplacement topologiquement protégé. Un tel dispositif est expérimentalement coûteux à produire puisqu'il nécessite la modulation paramétrique de nombreux sites. Nous étudions donc numériquement la possibilité de réaliser un dispositif économe en ressources sans compromettre l'amplification. Nous montrons que nous pouvons réduire considérablement le nombre de sites modulé paramétriquement, augmentant ainsi l'efficacité des ressources du dispositif. Enfin, nous étudions les effets d'avoir des taux de relaxation non-uniform pour les modes bosoniques présent dans les amplificateurs paramétrique à ondes de déplacement. Nous étudions deux modèles de perte différents et montrons que l'asymétrie de pertepeut grandement détériorer la compression de la quadrature collective de sortie tout en laissant l'état fortement intriqué. Comme plusieurs protocoles nécessitent l'utilisation de quadrature collective compressée, nous proposons un protocol de correction d'erreur qui permet de retrouver un certain niveau de compression pour les quadratures collectifs. De plus, nous montrons que l'asymétrie augmente la quantité de bruit produite par l'amplificateur
Design and implementation of a compiler for a fog and IoT programming language
No full textThe growing ubiquity of internet-connected devices has led to increased interest in the Internet of Things. As the pace of IoT development accelerates, new paradigms are being developed that can fully utilize the potential benefits of this new computing trend. One such paradigm is fog computing, in which data processing is moved toward the edge, allowing more localized devices to handle tasks that would have previously been assigned to the cloud. In this thesis we introduce JAMScript, a new programming language specifically designed for fog computing. JAMScript combines the C and JavaScript programming languages, allowing the ability to leverage the benefits of each language in a single program. JAMScript takes advantage of this shared language space to provide edge computing optimized functionality, such as remote multi-language activities, shared persistent variables, conditional execution constructs and data stream management. We explain the design and implementation of the JAMScript compiler and provide details about how applications can be developed using JAMScript. We then provide example programming patterns where JAMScript's unique features allow building complex applications with minimal effort.L'omniprésence croissante des appareils connectés à Internet a suscité un intérêt croissant pour l'Internet des objets. Comme le développement d'IdO s'accélère, de nouveaux paradigmes en cours de développement peuvent tirer parti des avantages potentiels de cette nouvelle tendance informatique. L'un de ces paradigmes est l'informatique de brouillard; Le traitement des données est déplacé vers le bord, ce qui permet aux dispositifs plus localisés de gérer les tâches qui auraient été normalement assignées au nuage. Au cours de cette thèse, nous introduisons un nouveau langage de programmation spécialement conçu pour l'informatique de brouillard, JAMScript. JAMScript combine les langages de programmation C et JavaScript, permettant la possibilité de tirer parti des avantages de chaque langue dans un seul programme. JAMScript profite de cet espace total de langage pour fournir des fonctionnalités optimisées de traitement informatique, telles que les activités multilingues à distance, les variables permanentes partagées, les utilitaires de construction d'exécution et la gestion des flux de données. Nous expliquons la conception et la mise en œuvre du compilateur JAMScript et fournissons des détails sur la manière dont les applications peuvent être développées à l'aide de JAMScript. Nous poursuivrons en présentant quelques exemples de schémas de programmation où les fonctionnalités uniques de JAMScript permettent de créer des applications complexes avec un effort minimal
When forests run amok War and its afterlives in indigenous and Afro-Colombian territories
No full textIn this dissertation, I examine certain human and non-human relationships that unfold in a context of armed violence, drawing attention to the harm that war has inflicted on the manifold relations that Afro-Colombian and indigenous peoples, living in Bajo Atrato, cultivate with their territories and with the myriad existences these places harbour. I then describe a series of damages extending beyond the human in order to explore the extent that concepts such as human rights, reparation or even damage might have in our understanding of violence and its afterlives. From wandering spirits of those who have suffered brutal deaths and whose bodies were not properly buried, to wicked jaguars drawn by the taste of human flesh, to evil beings that have wreakeding havoc since being released by powerful shamans in their attempt to protect communities from guerrilla and paramilitary armies, these kinds of events cannot be fully grasped without understanding the relational constitution between these communities and their surrounding worlds, or more precisely, their traditional territories. It is argued that this co-constitution blurs the divide between natural and cultural realms as two distinct ontological categories, which is a divide that pervades both the possibility of understanding the intersubjective experiences of war in this region and, therefore, the possibility of redressing its damages. What kinds of justice and reconciliation are conceivable when armed violence results in an experience shared by multiple kinds of human and non-human beings? How can an understanding of war that extends beyond human losses and environmental damages establish the necessary conditions for a form of politics that includes the abundance of non-human beings that inhabit the world? Consideration of these questions may prove vital in the context of the current transitional justice framework in Colombia, particularly when the country's government and various recently demobilized armed groups are seeking to establish the conditions under which victimized indigenous and Afro-Colombian communities—as well as their territories—can heal.Dans cette thèse, j'examine certaines relations entre humains et non-humains qui se déroulent dans un contexte de violence armée, portant l'attention sur les dommages que la guerre a infligés sur les nombreuses relations que les communautés autochtones et afro-colombiennes, habitant dans le Bajo Atrato, entretiennent avec leurs territoires et les myriades d'existences qui les peuplent. Je décris une série de blessures qui vont au-delà de l'humain pour explorer dans quelle mesure des concepts tels que droits humains, réparation ou même dommage peuvent avoir sur notre compréhension de la violence et de ses séquelles. Des esprits errants de ceux qui ont péri d'une mort brutale et dont les corps n'ont pas été enterrés de manière appropriée, aux jaguars malicieux attirés par le goût de la chair humaine, en passant par les créatures malfaisantes qui ont fait des ravages depuis leur libération par de puissants shamans qui essayaient de protéger leurs communautés des armées de la guérilla et des paramilitaires, ces types d'événements ne peuvent être complètement saisis sans la compréhension de l'ontologie relationnelle que ces communautés entretiennent avec leurs territoires traditionnels. Cette approche relationnelle rend poreuse la division entre les domaines naturels et culturels en tant que deux catégories ontologiques distinctes, division qui envahit à la fois la possibilité de comprendre les expériences intersubjectives de la guerre dans cette région et, par conséquent, la possibilité de réparer les ravages qu'elle a causés. Quels types de justice et de réconciliation sont envisageables quand la violence armée conduit à une expérience partagée par de multiples types d'humains et de non-humains? Comment une compréhension de la guerre qui dépasse les pertes humaines et les dommages environnementaux fonde les conditions nécessaires pour une forme politique qui prenne en compte l'abondance d'êtres non-humains qui peuplent la Terre? Prendre en compte ces questions pourrait s'avérer vital dans le processus d'institutionnalisation de la justice transitionnelle en Colombie, en particulier lorsque le gouvernement et divers groupes armés récemment démobilisés cherchent à établir les conditions permettant aux communautés victimes, autochtones et afro-colombiennes, ainsi qu'à leurs territoires, de guérir
Arresten production in cancer diagnosis and treatment
No full textABSTRACTTumour cells can release factors that promote the generation of new blood vessels which allows greater access to oxygen and nutrients. This creates an environment that permits tumours to grow. An anti-angiogenic factor called Arresten is an endogenous angiogenesis inhibitor that is upregulated by the p53 tumour suppressor. By gaining further understanding on the way Arresten is processed, we can determine how to suppress tumour growth. We hypothesize that Arresten levels in circulation play an important role in tumour suppression and have the potential to be used both for cancer diagnosis and treatment. Transduction of H1299 cells with an adenovirus carrying the TP53 gene induced production and release of Arresten. Treatment of HCT116 cells with either 5-fluorouracil or camptothecin caused increased p53 which in turn upregulated Arresten production in wild type but not in p53-/- cells. In addition, p53-/- C57BL/6 mice had less Arresten in their plasma and urine compared to wild type. Furthermore, Arresten concentrations were lower in plasma samples from patients with lung cancer and pancreatic cancer compared to other cancer types or no cancer. The level of Arresten in plasma may have utility in identifying patients as risk to some type of cancer.RÉSUMÉLes cellules tumorales peuvent libérer des facteurs qui favorisent la production de nouveaux vaisseaux sanguins permettant un meilleur accès tissulaire à l'oxygène et aux nutriments. Cela crée ainsi un environnement propice à la croissance tumorale. Un facteur anti-angiogénique appelé Arresten est un inhibiteur endogène de l'angiogenèse qui est régulée à la hausse par le suppresseur de tumeur p53. En acquérant une meilleure compréhension sur la façon dont Arresten exerce son action, nous pourrons déterminer comment supprimer la croissance tumorale. Nous émettons l'hypothèse que les niveaux d'Arresten en circulation jouent un rôle important dans la suppression des tumeurs et ont le potentiel d'être utilisé à la fois pour le diagnostic et le traitement du cancer. La transduction de cellules H1299 avec un adénovirus portant le gène TP53 a induit la production et la libération d'Arresten. Le traitement des cellules HCT116 avec du 5-fluorouracile ou de la camptothécine a provoqué une augmentation de p53 qui à son tour a augmenté la production d'Arresten dans les cellules de type sauvage mais pas dans les cellules p53-/-. De plus, les souris p53-/- C57BL/6 présentaient moins d'Arresten dans leur plasma et leur urine que dans le type sauvage. En outre, les concentrations d'Arresten étaient plus faibles dans les échantillons de plasma provenant de patients atteints de cancer du poumon et de cancer du pancréas, comparativement à d'autres types de cancer ou sans cancer. La concentration d'Arresten peut être utile pour identifier les patients présentant un risque pour certains types de cancer
Imaging mass spectrometry in a mouse model of breast tumor progression shows specific lipid signals linked to «Cyp27b1» ablation in the mammary epithelium
No full textThe bioactive form of vitamin D (1,25-dihydoxycholecalciferol, 1,25(OH)2D) is synthesized from its inert circulating form 25-hydroxycholecalciferol (25(OH)D) by 1-α-hydroxylase in the kidney and in extrarenal tissues including breast. In addition to its classical role on calcium and phosphate homeostasis, epidemiological studies point out the association between vitamin D deficiency and an increased risk of colon, kidney, and breast cancers. However, the impact of tumoral 1,25(OH)2D production on breast cancer progression is not well understood. Thus, we developed a mouse model of breast cancer in which Cyp27b1 is specifically ablated in mammary epithelium. In this model, breast tumor initiation is induced by polyoma middle T antigen-mouse mammary tumor virus (PyMT-MMTV). This mouse model mimics the phases of tumor progression seen in human breast cancer including hyperplasia, early carcinoma and late carcinoma with metastasis to the lungs. These studies showed that Cyp27b1 ablation enhanced tumor initiation and progression. Vitamin D is also known to affect lipid metabolism through various mechanisms. Therefore, we aimed to investigate the role of tumor produced 1,25(OH)2D on lipid profile expression during tumor progression in the PyMT-MMTV mouse model. We used imaging mass spectrometry to examine lipid composition in intact tissues at the various stages of tumor progression. First, we examined lipid profiles in tumors of control non-ablated PyMT-MMTV animals. Hyperplastic lesions, tumors and the surrounding mesenchymal stroma displayed a differential lipid profile expression in breasts of non-ablated PyMT-MMTV mice. In addition, several discriminatory lipid markers including phosphatidylserine (PS) at m/z 840.9 and phosphatidylinositol (PI)at m/z 827.3 were significantly up-regulated throughout breast tumor progression. Ablation of Cyp27b1 in the mammary epithelium was accompanied with lipid compositional change in hyperplastic lesions, in which top lipid makers m/z 570.4, m/z 905.5, and m/z 666.0 were exclusively detected in control non-ablated tumors but were absent in hyperplasia from Cyp27b1-ablated tumor tissues. In addition, Cyp27b1-ablated tumor also displayed alteration in lipid profile expression in surrounding mesenchymal stroma such as in lipids m/z 795.7, m/z 794.5, and m/z 806.8. Our findings suggest that 1,25(OH)2D locally produced by tumor cells plays a key role in breast tumor progression which is highly correlated with lipid metabolism in hyperplasia, tumors, as well as in surrounding mesenchymal stroma.La forme bioactive de la vitamine D 1,25-dihydoxycholécalciférol (1,25(OH)2D) est synthétisée à partir de sa forme circulante inerte, le 25-hydroxycholécalciférol (25(OH)D) par l'enzyme 1-α-hydroxylase (CYP27B1), dans les reins et les tissus extrarénaux, tels que les seins. En plus du rôle classique que joue la 1,25(OH)2D dans l'homéostasie du calcium et du phosphore, des études épidémiologiques ont mis en évidence le lien qui existe entre une carence en vitamine D et un risque accru de cancer du côlon, du rein et du sein. Cependant, l'impact qu'a la vitamine D produite localement par les cellules tumorales sur la progression tumorale du cancer du sein n'est pas bien compris. Ainsi, dans l'étude présente, nous avons développé un modèle de souris de cancer du sein présentant une ablation du gène Cyp27b1 spécifiquement dans l'épithélium mammaire où l'initiation de la tumeur mammaire est induite par le virus de la tumeur mammaire antigène T polyome moyen-souris (PyMT-MMTV). Ce modèle murin mimique les phases de progression tumorale observées dans le cancer du sein humain, ce qui inclut l'hyperplasie, le carcinome précoce et le carcinome tardif avec métastases pulmonaires. Ces études ont démontré que l'ablation du gène Cyp27b1 a aggravé l'initiation et la progression tumorale. La vitamine D est également connue comme une vitamine liposoluble et il a été démontré qu'elle affecte le métabolisme des lipides en agissant sur divers mécanismes biologiques. À cet effet, nous visons à étudier le rôle que joue la 1,25(OH)2D produite localement par les cellules cancéreuses sur la progression tumorale du sein et particulièrement en ce qui a trait à l'expression du profil lipidique chez les souris PyMT-MMTV. L'hyperplasie, la tumeur et le stroma mésenchymateux adjacent présentaient tous une expression de profil lipidique différente dans les seins des souris PyMT-MMTV. À l'aide de la spectrométrie de masse, nous avons examiné la composition des lipides présents dans les tissus intacts aux différents stades de progression du cancer du sein. D'abord, nous avons examiné les profils des lipides dans les tumeurs contrôles sans ablation du gène Cyp27b1 chez les animaux PyMT-MMTV. Plusieurs marqueurs lipidiques discriminants incluant la phosphatidylsérine (PS) caractérisée par un m/z 840,9 et le phosphatidylinositol (PI) caractérisé par un m/z 827,3 étaient significativement régulés à la hausse tout au long de l'évolution de la progression du cancer du sein. L'ablation du gène Cyp27b1 dans l'épithélium mammaire était aussi accompagnée d'un changement de composition lipidique dans les lésions hyperplasiques dans lesquelles les principaux lipides m/z 570,4, m/z 905,5 et m/z 666,0 étaient exclusivement détectés dans les tumeurs contrôles, mais étaient absents dans les tissus tumoraux présentant une ablation du gène Cyp27b1. De plus, les tumeurs, où le gène Cyp27b1 avait été supprimé, présentaient aussi une l'expression différentielle du profil lipidique de stroma mésenchymateux environnant, tels que les lipides caractérisée par un m/z 795,7, m/z 794,5 et m/z 806,8. Nos résultats démontrent donc que la 1,25(OH)2D produite localement par les cellules tumorales joue un rôle important dans la progression du cancer du sein, laquelle est fortement liée au métabolisme des lipides dans le tissu 'hyperplasique, le tissu tumoral ainsi que dans le stroma mésenchymateux environnant
Laboratory investigation into fracturing of uniaxially loaded hard rock with expansive cement
No full textA rockburst can be defined as a sudden and violent ground failure often associated with a seismic event. Rockbursts are a danger to underground mine workers and jeopardize smooth mining operations. To avoid rockbursts, multiple techniques have been developed such as ground preconditioning (relieving stress of the rock and promoting fracturing of the rock mass via drilling and blasting), ground support (cables, high endurance rock bolts, meshes) or alternative mining sequences. The current research focuses on ground pre-conditioning.Ground preconditioning, which is a type of ''destress blasting'', is only optimally effective when applied correctly on time and at the right place, with the right quantity of explosives. Further research is needed in this field as the process of blasting with explosives energy to create fractures imposes rigorous safety measures on site. This thesis is the extension of previous work of the Mine Design Laboratory (Musunuri & Mitri, 2009) (Dessouki & Mitri, 2011) on explosive-free rock breakage. This thesis further explores the efficiency of hole notching to enhance the rock fracturing process. This new concept aims to find advantages into inducing less seismicity into the rockmass and generating sufficient fractures to prevent rockbursts.The primary goal of this study is to set up an experimental program in the Rockbolting Lab of the Mine Design Laboratory to conduct customized testing related to ground pre-conditioning, discrete fracturing, expansive cement and hole notching. The second goal of this study is to evaluate the competency of expansive cement under axial loading. The third goal of this study is to evaluate the effectiveness of hole notching to enhance the rock fracturing process. A constant uniaxial pressure (CUP) experiment was adopted to simulate in-situ stress conditions. Based on the work done in this study, it is shown that expensive cement and hole notching could be effective to fracture granite rock samples under axial load. Suggestions to improve the experiment procedure, as well as recommendations for further testing are made.Un coup de terrain peut être définie comme une rupture soudaine et violente du sol souvent associée à un événement sismique. Les coups de terrain constituent un danger pour les travailleurs des mines souterraines et compromettent les opérations minières. Pour les éviter, de nombreuses techniques ont été développées telles que le pré-conditionnement du sol (réduction des contraintes de la roche et promotion de la fracturation de la roche par forage et dynamitage), support de terrain (câbles, boulons d'ancrage à haute résistance, grillage). Cette recherche se concentre sur le pré-conditionnement du sol. Le pré-conditionnement du sol, également connu sous le nom de « tir de relaxation », n'est efficace que lorsqu'il est appliqué correctement, au bon moment et au bon endroit, avec la juste quantité d'explosifs et de trous de forage. Des recherches supplémentaires sont nécessaires dans ce domaine car le processus de dynamitage avec de l'énergie explosive pour créer des fractures impose des mesures de sécurité rigoureuses sur le site. Cette thèse est le prolongement des travaux antérieurs du laboratoire de conception minière de l'Université McGill (Musunuri & Mitri, 2009) (Dessouki & Mitri, 2011) sur la rupture des roches sans explosifs. Cette thèse explore, en outre, l'efficacité de l'encochage des trous pour améliorer le processus de fracture des roches. Ce nouveau concept vise à trouver des avantages à induire moins de sismicité dans un système et à générer suffisamment de fractures pour éviter les coups de terrain.L'objectif principal de cette étude est de mettre en place un programme expérimental au sein du laboratoire de soutènement de la roche de l'Université McGill afin de réaliser des tests personnalisés liés au pré-conditionnement du sol, à la fracturation discrète, au ciment expansif et aux encoches. Le deuxième objectif de cette étude est d'évaluer la compétence du ciment expansif sous chargement axial. Le troisième objectif de cette étude est d'évaluer l'efficacité de l'encoche des trous pour améliorer le processus de fracture des roches. Une expérience de pression uniaxiale constante (CUP) a été adoptée pour simuler des conditions de stress in situ. Basé sur les travaux réalisés dans cette étude, il est montré que les encoches et le ciment expansif pourraient être efficaces pour fracturer des échantillons de roche granitique sous charge axiale. Des suggestions pour améliorer la procédure d'expérimentation, ainsi que des recommandations pour des tests supplémentaires sont faites
Nanosized particles in North American snow: physicochemical properties of efficient ice nucleating particles
No full textAerosols interact with clouds and affect climate through absorption and scattering of radiation. However, aerosol-cloud interactions are complex, making radiative forcing predictions hard to calculate accurately. The most important uncertainty is the role of aerosols in the formation and dissipation of clouds, which are controlled by nucleation processes. In the lower troposphere, ice and mix-phase clouds are common. In these types of clouds, ice formation is primarily catalyzed by aerosols through heterogeneous ice nucleation. The conditions at which this process occurs depends on the properties of aerosols. Some aerosols are more efficient than other, but due to the complexity of aerosol-cloud interactions, models only focus on the contribution of aerosols that are efficient and abundant in the atmosphere. Even if an aerosol is very efficient, if its abundance in the atmosphere is low, its relevance as a global ice nucleating particle is minimal. This thesis presents the particle size distributions in snow from four different locations as well as their physical and chemical properties to find which particles sizes are the most abundant. It also presents their ice nucleation behavior to determine their potential as relevant ice nucleating particles. Sampling was done in two remote locations, one urban, and one highly contaminated by oil sands activities. The remote locations were Barrow in Alaska, USA and Alert in Nunavut, Canada. The urban location was Montreal, Quebec, Canada and the highly polluted area was the Athabasca Oil Sands Region (AOSR) in Alberta, Canada. The first part of the thesis presents the development of a system for the real-time measurement of aerosol size distributions in melted snow. This system brings particles suspended in melted snow into the airborne state. Collection of the generated particles onto electron microscopy grids is also possible. Samples are dialyzed before analysis to remove interferences from salts and other dissolved substances. Analysis of snow samples revealed that particles of 30 nm dominated the particle size distribution in Montreal snow and particles of 15 nm dominated the distribution in Alert and Barrow snow. Results suggest low particle size aggregation during the aerosolization process when compared to similar techniques. This developed technique had a high resolution of particle size in the range of 10-100 nm. Using this technique, it was also found that nanosized particles (<200 nm) are the most abundant (38-71 %) in the snow sampled from Alert, Barrow and Montreal. It was also found that nanoparticles represent 11-19% of all particles. Nanosized particles also exhibited high ice nucleation efficiencies, with average freezing temperatures of 19.6 ± 2.4 to 8.1 ± 2.6 °C. Chemical analysis of this size fraction revealed that these particles are composed by biological material such as amino acids and possibly cell debris as well as inorganic materials such as mineral dust.In snow from the AOSR, nanosized particles dominated the size distributions as well, but their concentrations were as high as 2 orders of magnitude higher than Montreal. Additionally, these particles were much more efficient at nucleating ice with average freezing temperatures of -7.1 ± 1.8 °C. Analysis of these particles (even for samples collected 7-25 km away from major bitumen upgrading facilities) revealed the presence of anthropogenic nanostructures such as carbon nanotubes and trace metals with concentration up to 72 mg/L.This thesis contributes to the understanding of the distribution of environmental particles and nanoparticles in northern locations and provided results that will help understand their effect on climate. With an increase in the release of chemicals by anthropogenic sources, understanding the properties of particles will help to predict atmospheric phenomena more accurately.Les aérosols interagissent avec les nuages et affectent le climat par l'absorption et la diffusion des rayonnements. Les interactions aérosols-nuages sont complexes, ce qui rend les prévisions de forçage radiatif difficiles à calculer. L'incertitude la plus importante est le rôle des aérosols dans la formation et la dissipation des nuages qui sont contrôlés par les processus de nucléation. Dans la basse troposphère, les nuages de glace et de phase mixte sont fréquents. Dans ce type de nuages, la formation de la glace est principalement catalysée par les aérosols grâce à la nucléation hétérogène de la glace. Les conditions dans lesquelles ce processus se produit dépendent des propriétés des aérosols. Certains aérosols sont plus efficaces que d'autres, mais en raison de la complexité des interactions aérosols-nuages, les modèles portent seulement sur les interactions pertinentes. Même si un aérosol est très efficace pour la nucléation de la glace, si son abondance dans l'atmosphère est faible, sa contribution sera minimale. Cette thèse présente les distributions granulométriques dans des échantillons de neige provenant de quatre endroits différents ainsi que leurs propriétés physiques et chimiques qui servent à trouver les particules les plus abondantes. Elle présente également leur comportement de nucléation de la glace pour déterminer leur potentiel d'être des particules de nucléation de la glace pertinentes. L'échantillonnage a été effectué dans (1) deux sites de prélèvement éloignés: Barrow en Alaska, États-Unis et Alert au Nunavut, Canada; (2) un sites de prélèvement en milieu urbain: Montréal, Québec, Canada; (3) et le dernier dans un endroit hautement contaminé par les activités d'exploitation des sables bitumineux: La Région des Sables Bitumineux de l'Athabasca (AOSR) en Alberta, Canada. Un système de mesure en temps réel des distributions de la taille des aérosols a été développé. Ce système amène les particules en suspension dans la neige fondue à l'état aéroporté. La collecte des particules générées sur des grilles de microscopie électronique est également possible comme une technique alternative. Les échantillons sont dialysés avant l'analyse pour éliminer les interférences des sels et autres substances dissoutes. L'analyse des échantillons de neige a révélé que les particules de 30 nm dominaient la distribution granulométrique dans la neige de Montréal et que les particules de 15 nm dominaient la distribution dans la neige Alert et Barrow. Les résultats suggèrent une faible agrégation de la taille des particules prélève du processus d'aérosolisation par rapport à des techniques similaires. Cette technique développée a eu une haute résolution de la taille des particules dans la gamme de 10-100 nm.En utilisant cette technique, on a également constaté que les particules nanométriques (<200 nm) sont les plus abondantes (38-71%) dans la neige échantillonnée à Alert, Barrow et Montréal. C'était également constaté que les nanoparticules représentent 11-19% de toutes les particules. Les particules nanométriques présentaient également des propensions levées de nucléation de la glace, avec des moyennes de températures de germination entre 19,6 ± 2,4 - 8,1 ± 2,6 ° C. L'analyse chimique de cette fraction de taille a révélé que ces particules sont composées de matériaux biologiques tel que des acides aminés et probablement des débris cellulaires, ainsi que des matériaux inorganiques comme la poussière minérale.Dans la neige de l'AOSR, les particules nanométriques dominaient aussi les distributions de taille, mais leurs concentrations atteignaient 2 ordres de grandeur plus levés que Montréal. Ces particules étaient beaucoup plus efficaces pour la nucléation de la glace avec des moyennes de températures de germination de -7,1 ± 1,8 ° C. L'analyse de ces particules a révélé la présence de nanostructures d'origine anthropique telles que les nanotubes de carbone et de métaux traces avec des concentrations allant jusqu'à 72 mg / L
Individual differences in plasticity in speech perception
No full textThe current dissertation addresses individual differences in plasticity in speech perception under adverse conditions. Although speech sounds are highly variable and listeners may have limited cognitive resources under challenging conditions, listeners are shown to overcome these challenges by flexibly adapting to varying contextual demands and achieve perceptual constancy. As such, understanding how listeners cope with adverse conditions is a fundamental issue for better understanding the perceptual processes and cognitive mechanisms underlying speech perception. Most studies of perceptual adaptation in speech have thus far typically reported on group level observations, which may mask considerable differences in how individual listeners adapt. This dissertation addresses these issues by examining the mechanisms underlying adaptive plasticity in speech perception using an individual differences approach.Study 1 examines whether listeners flexibly adapt to unfamiliar speech patterns such as those encountered in foreign-accented English vowels. In these cases, the relative informativeness of acoustic dimensions (spectral quality vs. duration) can be changed such that the most informative dimension (spectral quality) is no longer informative, but the role of the secondary dimension (duration) is enhanced. Results showed that listeners flexibly adapt to unfamiliar speech sounds by increasing reliance on less informative acoustic dimensions when the most informative acoustic dimension is no longer useful. Results also showed that individual listeners varied widely in patterns of perceptual adaptation and these differences in adaptive strategies were linked to individual differences in cognitive abilities (i.e., inhibitory control). Study 2 investigates how and to what extent speech perception abilities are modulated under cognitive load and whether individuals differ in the extent to which they adjust their cue weighting strategies in the utilization of multiple acoustic cues to cope with this adverse condition. Results revealed that listeners overall showed increased cue weights, which may be interpreted as compensatory cue weighting strategies to adapt to phonetic categories under cognitive load. However, there were large individual differences in the extent to which these compensatory strategies manifested and these differences were associated with individual listeners' cognitive abilities (i.e., working memory and inhibitory control). Taken together, the present dissertation showed that listeners are remarkably flexible in adapting their phonetic categories to cope with challenging conditions. This dissertation also showed that individual listeners differed substantially in the extent to which they made adjustments of their cue weighting strategies under adverse conditions and these differences are related to higher-level cognitive functions. These findings provide insights into the interplay between speech perception and cognitive processes, leading to a more comprehensive understanding of the mechanisms underlying plasticity in speech perception.La thèse actuelle aborde les différences individuelles en ce qui concerne la malléabilité dans la perception de la parole dans des conditions défavorables. Bien que les sons de la parole sont très variables et les auditeurs peuvent avoir des ressources cognitives limitées dans des conditions difficiles, les auditeurs démontre de l'aptitude pour surmonter ces défis en s'adaptant avec souplesse aux différentes exigences contextuelles et parvennent à avoir une perception cohérente. En tant que tel, comment les auditeurs font face à des conditions défavorables est une question fondamentale pour obtenir une meilleure compréhension des processus perceptifs et des mécanismes cognitifs sous-jacents à la perception de la parole. La plupart des études sur la malléabilité de la perception de la parole ont jusqu'à présent fait l'objet d'observations de groupe, ce qui peut masquer des différences considérables dans la façon dont les auditeurs individuels s'adaptent. Cette dissertation aborde ces problèmes en examinant les mécanismes sous-jacents de la plasticité adaptative dans la perception de la parole en utilisant une approche se basant sur des différences individuelles.L'étude 1 examine si les auditeurs s'adaptent avec souplesse à des modèles de la parole non familiers tels que ceux rencontrés dans les voyelles anglaises ayant un accent étranger. Dans ces cas, la valeur informative relative des dimensions acoustiques (qualité spectrale par rapport à la durée) peut être modifiée de telle sorte que la dimension la plus informative (qualité spectrale) n'est plus informative, mais le rôle de la dimension secondaire (durée) est optimisé. Les résultats ont montré que les auditeurs s'adaptaient avec souplesse aux sons de la parole qui ne leur sont pas familiers en se basant davantage sur des dimensions acoustiques moins informatives lorsque la dimension acoustique la plus informative n'est plus utile. Les résultats ont également montré que les auditeurs individuels variaient largement dans les modèles d'adaptation perceptive et que ces différences dans les stratégies adaptatives étaient liées aux différences individuelles dans les capacités cognitives (c.-à-d., le contrôle inhibiteur). Étude 2 examine comment et dans quelle mesure les capacités de perception de la parole sont sous la charge cognitive et modulée et si les individus se diffèrent dans la mesure à laquelle ils ajustent leurs stratégies de pondération des repères perceptifs lors de l'utilisation de multiples signaux acoustiques pour faire face à cette situation défavorable. Les résultats ont révélé globalement que des auditeurs ont augmenté la valeur des repères perceptifs, ce qui peut être interprété comme une évidence de l'utilisation des stratégies de pondération des signaux compensatoires afin de s'adapter aux catégories phonétiques sous la charge cognitive. Cependant, il y avait de grandes différences individuelles dans la mesure dans laquelle ces stratégies compensatoires se sont manifestées et ces différences individuelles étaient associées avec les capacités cognitives des auditeurs (c.-à-d., la mémoire de travail et de contrôle inhibiteur). En somme, la présente dissertation a démontré que les auditeurs possèdent une malléabilité remarquable dans l'adaptation de leurs catégories phonétiques afin de faire face à des conditions difficiles. Cette dissertation a également indiqué que les auditeurs individuels se diffèrent substantiellement dans la mesure à laquelle ils ont fait des ajustements de leurs stratégies de pondération de repères dans des conditions défavorables et ces différences sont liées à des fonctions cognitives supérieures. Ces résultats donnent un aperçu de l'interaction entre la perception de la parole et les processus cognitifs, menant à une compréhension plus complète des mécanismes sous-jacents de la malléabilité de la perception de la parole
L'Universalité du lieu commun: la métonymie et l'ironie dans les essais de Serge Bouchard
No full textThis thesis seeks to study the essays of Serge Bouchard by focusing on two components: metonymy and irony, both constitutive of the genre of essay and which application in Serge Bouchard's texts is notably speaking. This thesis provides an exploration of the relation to cultural objects seen as "lieux communs" in the first three collections of essays (Le moineau domestique, L'homme descend de l'ourse and Les corneilles ne sont pas les épouses des corbeaux). The two elements that inform Serge Bouchard's poetic of the essay, i.e. metonymy and irony, are the objects of the second and third chapters. The two chapters attempt to present how the single objects Serge Bouchard reflects on in his essays are given a new meaning and a general implication. The metonymic and ironic writing supports the idea of an expanded community which underlies Serge Bouchard's essays. Firstly, this thesis demonstrates that the metonymic structure undertakes a transfer from singular to common, from particular to general and from local to universal. Secondly, this thesis explains that Serge Bouchard's irony rests on both the distance from the context of reference and the sense of community it seeks to strengthen. From there, it allows for the values of togetherness and solidarity to be given to each "lieu commun". In conclusion, this thesis reveals the idealistic and utopic vision that determines Serge Bouchard's essayistic writing.L'objectif de ce mémoire est d'étudier les essais de Serge Bouchard en privilégiant deux volets : la métonymie et l'ironie, procédés propres au genre de l'essai qui trouvent ici une application riche. À partir d'une lecture attentive des trois premiers recueils, soit Le moineau domestique, L'homme descend de l'ourse et Les corneilles ne sont pas les épouses des corbeaux, ce mémoire examine le rapport à des objets culturels considérés comme des « lieux communs ». Les deux procédés qui caractérisent la poétique de l'essai chez Serge Bouchard, à savoir la métonymie et l'ironie, font l'un et l'autre l'objet d'un chapitre distinct dans ce mémoire. Dans les deux cas, il s'agit de présenter de quelle façon les objets singuliers sur lesquels portent les essais de Serge Bouchard sont chargés d'un sens nouveau et acquièrent une valeur générale. L'écriture métonymique et ironique soutient l'idée de communauté élargie qui se trouve à l'origine de la pensée essayistique de Serge Bouchard. Ce mémoire montre dans un premier temps que la structure métonymique opère un transfert du singulier au commun, du particulier au général, du local à l'universel. Ce mémoire explique dans un deuxième temps que l'écriture ironique se fonde à la fois sur la distance par rapport au contexte de référence et sur le sentiment de communauté qu'elle cherche à renforcer. De là, la valorisation du lieu commun comme facteur de rapprochement et de solidarité. En conclusion, ce mémoire souligne la vision idéaliste et utopique qui sous-tend l'écriture essayistique de Serge Bouchard
Laser wire deposition additive manufacturing of Ti-6Al-4V for the aerospace industry
No full textAdditive manufacturing (AM) is an attractive solution to reduce processing cost of complex components. The interest of the aerospace industry into Ti-6Al-4V resides in its excellent strength to weight ratio and corrosion resistance properties. As of today, control of the process to structure to property relationship for AM technologies remains challenging. This research investigates the effects of some key laser wire deposition (LWD) parameters and various post deposition heat treatments on the developed microstructure and subsequent properties of the deposited Ti-6Al-4V materials. The effect of two different travel speeds on the structural development of thin Ti-6Al-4V deposits was investigated. A travel speed set at 1.4 mm/s promoted recrystallization of columnar prior β grains into horizontal prior β grains and a diffusion-controlled type of microstructure. A travel speed set at 7.2 mm/s resulted in higher cooling rates that produced a refined microstructure while no recrystallization of the prior β grains has been observed. Next the effect of five different post deposition heat treatments were investigated. A stress relief preserved the morphology of the deposited samples while annealing or HIP, followed or not by aging, coarsened the developed microstructure. The lower travel speed exhibited a strong anisotropy in elongation with lower values generated along the build direction as opposed to the isotropic results in elongation at higher travel speed. Moreover, samples processed at 7.2 mm/s produced high strength meeting the minimum wrought requirements as set by the AMS4911. Eventually, the grain boundary strengthening mechanism with regards to the α platelets thicknesses was found to be travel speed dependent. Thick samples were characterized by the deposition of multiple lateral beads within one layer. Thermal history was first investigated through the development of a FEM model reproducing the deposition process. Typical macrostructures and microstructures that developed post deposit were then investigated. Subsequent static tensile properties were found to be hardly meeting the cast minimum requirements as set by the ASTM F1108. No anisotropy in the impact toughness properties was observed. Eventually, HIP did not induce any major improvement of the mechanical properties for both thin and thick specimens and is not required for LWD applications. All the previous findings were eventually applied for the printing of a large Ti-6Al-4V aerospace component. The deposition strategy was presented. Destructive and non-destructive testing were done to check the printed part geometry and the process to structure to properties relationship. The printed part was characterized with a buy-to-fly ratio (BTF) of about 3.2:1 as opposed to a BTF ratio of 30.8:1 when using conventional subtractive processes.La fabrication additive (FA) des alliages a été identifiée par l'industrie aérospatiale comme étant une solution attrayante pour réduire le coût de production de pièces complexes. L'intérêt que porte l'industrie aérospatiale pour cet alliage réside dans son excellent rapport entre résistance mécanique et faible densité ainsi que pour son excellente résistance à la corrosion. À ce jour, l'enjeu réside dans le contrôle de la relation qui existe entre le processus utilisé, la microstructure développée et les propriétés mécaniques qui en découlent au travers de l'utilisation des technologies de FA. Ce projet a pour but d'évaluer les effets de certains paramètres du processus de déposition par fil et laser (DFL) ainsi que les effets de plusieurs traitements thermiques post déposition sur le développement de la microstructure et des propriétés des pièces imprimées en Ti-6Al-4V. L'effet de deux vitesses de déplacement sur le développement structurel des dépôts minces de Ti-6Al-4V a été évalué. Une vitesse de déplacement fixée à 1.4 mm/s favorise la recristallisation des ex-grains β colonnaires en ex-grains β horizontaux ainsi que le développement d'une microstructure contrôlée par diffusion. Une vitesse de déplacement fixée à 7.2 mm/s aboutis à des taux de refroidissement plus élevés qui favorisent le développement d'une microstructure raffinée, alors qu'aucune recristallisation des ex-grains β n'a pas été observée. Un traitement d'adoucissement permis de préserver l'effet des paramètres de déposition sur les différentes microstructures développées alors qu'un cycle de recuit ou de compression isostatique à chaud (HIP), suivi ou non d'un cycle de revenu, firent croitre la microstructure développée post déposition. La vitesse de déplacement plus lente résulta en une déformation anisotropique avec des valeurs inférieures mesurées le long de la direction de déposition à l'opposé des déformations isotropiques générées pour les échantillons produits à 7.2 mm/s. De plus les échantillons produits à 7.2 mm/s développèrent des résistances en contraintes élevées dépassant les exigences minimales des matériaux forgés telles que définies par la norme AMS4911. Enfin, le mécanisme de renforcement par joints de grains associé à l'épaisseur des lamelles α s'est avéré être dépendant de la vitesse de déplacement.Des échantillons épais furent caractérisés par la déposition latérale de plusieurs cordons pour chacune des couches. Un modèle par la méthode des éléments finis (MÉF) reproduisant la stratégie de dépôt fut développé pour étudier l'historique des cycles thermiques. Les macrostructures et microstructures représentatives des échantillons post déposition furent étudiées. Les propriétés de résistances en contraintes développées n'ont que très difficilement atteint les exigences minimales associées aux matériaux coulés telles que définies par la norme ASTM F1108. Aucune anisotropie ne fut observée à la suite des essais Charpy. Enfin, un cycle de HIP n'engendre aucune amélioration concrète des propriétés mécaniques à la fois pour les échantillons épais et fins et n'est pas nécessaire pour les échantillons produits par DFL.Enfin, tous les enseignements précédents ont été mis à contribution aux travers d'une application concrète d'impression d'une grande pièce en Ti-6Al-4V pour le domaine aérospatiale. La stratégie de déposition fut présentée. Des tests destructifs et non destructifs ont été effectués pour vérifier la géométrie de la pièce imprimée ainsi que la relation de structure à propriété qui s'est développée. La pièce imprimée fut associée à un rapport « acheter-pour-voler » (APV) ou plus connu comme étant le rapport « buy-to-fly » (BTF) en anglais de 3.2:1 à l'opposé d'un rapport de 30.8:1 lorsque fabriquée par des méthodes conventionnelles