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Blockchain et uav pour la surveillance du bétail dans l'agriculture 5.0 : conception et analyse des retards
No full textEnsuring livestock health is fundamental to food safety, public health, and agricultural sustainability. Yet, current surveillance systems face major challenges related to data integrity, transparency, and timely sharing, particularly in the demanding context of real-world agricultural environments.This thesis explores how blockchain, unmanned aerial vehicles (UAVs), and machine learning can be integrated into a secure and scalable livestock health monitoring system, while addressing bottlenecks related to blockchain consensus performance under challenging network conditions.We propose DroneVet, a blockchain-based application that combines dronre-based data collection with machine learning analysis and a decentralized marketplace for mission coordination. This architecture ensures transparency, traceability, and improved decision-making among multiple stakeholders. In order to assess the performance of these systems, the thesis focuses on analyzing the delays of Byzantine fault tolerance (BFT) protocols based on directed acyclic graphs (DAGs), with a particular emphasis on Narwhal and Bullshark. We develop mathematical and probabilistic models of their consensus delays and validate these models through simulation.In addition, we study the impact of realistic agricultural constraints, such as network latency variability, packet loss, and UAV energy limitations, on the performance of these protocols within DroneVet. The results highlight the important role of delay-aware consensus analysis in ensuring fast, secure, and robust livestock health monitoring.By linking system design, theoretical modeling, and simulation under realistic conditions, this thesis provides both an innovative application architecture for Agriculture 5.0 and a rigorous delay analysis for next-generation blockchain-based monitoring systems.Assurer la santé du bétail est fondamental pour la sécurité alimentaire, la santé publique et la durabilité de l'agriculture. Cependant, les systèmes de suivi actuels font face à des défis critiques liés à l'intégrité des données, à la transparence et au partage en temps opportun, en particulier dans les conditions réelles d'exploitation agricole. Cette thèse explore comment la blockchain, les véhicules aériens sans pilote (UAV) et l'apprentissage automatique peuvent être intégrés dans un système de surveillance de la santé du bétail à la fois sécurisé et évolutif, tout en abordant les goulots d'étranglement liés aux performances du consensus blockchain dans des environnements réseau défavorables. Nous proposons DroneVet, une application basée sur la blockchain qui combine la collecte de données par UAV, l'analyse prédictive via l'apprentissage automatique et un marché décentralisé pour la coordination des missions. Cette architecture garantit transparence, traçabilité et prise de décision prédictive entre les différents acteurs de la chaîne de valeur. Afin d'évaluer la fiabilité de tels systèmes, la thèse se concentre sur l'analyse des délais des protocoles de tolérance aux fautes byzantines (BFT) basés sur les graphes acycliques dirigés (DAG), avec un accent particulier sur Narwhal et Bullshark. Nous développons des modèles mathématiques et probabilistes des délais de consensus et validons ces modèles par simulation. En outre, nous étudions l'impact des contraintes agricoles réalistes — telles que la variabilité de la latence réseau, la perte de paquets et les limitations énergétiques des UAV — sur les performances des protocoles au sein de DroneVet. Les résultats mettent en évidence le rôle central de l'analyse des délais de consensus pour garantir une surveillance de la santé du bétail à la fois rapide, sécurisée et robuste. En reliant la conception système, la modélisation théorique et la simulation dans des conditions pratiques, cette thèse contribue à la fois à une nouvelle architecture applicative pour l'Agriculture 5.0 et à un cadre rigoureux d'analyse des délais pour les systèmes de surveillance de nouvelle génération basés sur la blockchain
La juridiction des seigneurs de Lérins dans la viguerie de Grasse : La pratique judiciaire d'une institution méconnue (1740 - 1790)
No full textSeigniorial courts persisted until 1790 and were heavily criticized, particularly during the 17th and 18th centuries by royal jurists and thinkers of those times. These criticisms, focusing on the infrastructure of these jurisdictions and the quality of justice rendered, reached their peak in the cahiers de doléances (grievance books) of 1789. Although these courts were abolished in 1790, their spirit lingered on, notably through justices of the peace, conciliators, mediators, and, more recently, local courts, which were discontinued in 2017. However, a deeper study of these criticisms, combined with an analysis of more recent studies based on judicial archives, suggests that the image of seigniorial courts may need to be reevaluated.The geographical framework chosen for the thesis, eastern Provence, is characterized by its economic poverty during the late Ancien Régime period, as well as its significant distance from the central authority. The analysis of Lérins judicial archives allows for an examination and contextualization of the criticisms formulated at the end of the Ancien Régime. The study of judicial practices in the viguerie of Grasse demonstrates that the Lérins seigniorial courts were subordinate jurisdictions fully integrated into a unified system. They proved to be genuinely effective due to their proximity to the litigants. This observation is reflected through the study of judicial disputes and is justified by a rural practice of justice. In the 18th century, the Lérins court was a seigniorial jurisdiction serving the litigant, providing them with a means to resolve everyday conflicts.Les justices seigneuriales ont perduré jusqu'en 1790 et ont été durement critiquées, notamment durant le XVIIe et XVIIIe siècles par les juristes royaux et penseurs de ces époques. Ces critiques portées sur l'infrastructure de ces juridictions et la qualité de la justice rendue trouvèrent leur apogée dans les cahiers de doléances de 1789. Si elles ont été supprimées en 1790, l'esprit de ces justices a néanmoins perduré par la suite, notamment à travers les justices de paix, les conciliateurs, les médiateurs et plus récemment les justices de proximité supprimées en 2017. Toutefois, une étude plus approfondie de ces critiques, associée à une lecture d'études plus récentes et reposant sur l'analyse des archives judiciaires, mène à penser que cette image des justices seigneuriales peut être remise en question.Le cadre géographique choisi pour la thèse, la Provence orientale, se particularise par sa pauvreté économique en cette période de fin d'Ancien Régime, mais également par sa distance, très éloignée du pouvoir central. L'analyse des archives judiciaires lérinoises permet d'interroger et de mettre en perspective les critiques formulées à la fin de l'Ancien Régime. L'étude de la pratique judiciaire dans la viguerie de Grasse démontre en effet que les juridictions seigneuriales lérinoises sont des justices subalternes pleinement intégrées dans un système unifié. Elles font alors preuve d'une réelle efficacité dans la proximité qu'elles entretiennent avec leur justiciables. Ce constat se reflète à travers l'étude du contentieux judiciaire et se justifie par une pratique rurale de la justice. Au XVIIIe siècle, la justice lérinoise est une juridiction seigneuriale au service du justiciable, donnant à ce dernier un moyen de régler les conflits du quotidien
Multi-physics numerical modelling of innovative processes at different scales and characterisation of material properties at high temperatures to establish a relationship between the process, structure and properties (PSP) of different materials
No full textThe research ambition is to implement and integrate novel and efficient computational methods (physics-based) at different scales to bridge Process-Structure-Property (PSP) relationship of different material using additive manufacturing (AM), welding and machining processes for both polymer and metal alloys. Characterization of material constitutive law. From the nanoscale to the part scale, the thermo-mechanical behavior of polymer and metal alloys is characterized from room temperature to solidus temperature. At the nanoscale, the mechanical behaviour of interface debonding is studied for graphene and nanotube reinforced nanocomposites. The interfacial strength between graphenes shows a significant difference compared to those of graphene/polymer and polymer/polymer. The non-isothermal crystallization kinetics, liquid viscosity and densification kinetics of semi-crystallized polyamide 12 (PA12) are characterized. These parameters are used to feed the L-PBF simulation for different scales. The homogenization of the thermal conductivity of the support structure by L-PBF is studied by both analytical and numerical methods. The elastic-visco-plastic mechanical behavior of IN718 is characterized at high temperature. An experimental and numerical platform for the inverse method is established to characterize the mechanical constitutive laws. Numerical modeling of additive manufacturing. For both semi-crystalline polymer and metal alloys, different scale models from particle to part are developed to study the physical and mechanical behavior during the L-PBF process. For the semi-crystalline polymer, the relationship between degree of crystallization, temperature, densification evolution and mechanical response is established based on particle, meso and part scale numerical models. To accelerate the computational efficiency of the part scale simulation, the fraction of layer, layer by layer, the multi-shot based superlayers are proposed based on the level-set method, where the non-exposed powder is always considered. For mechanical analysis, the bi-mesh method is proposed to perform mechanical analysis based on a simple mesh. Model reduction of part scale simulation. For heavy thermomechanical analysis, several simplified methods are proposed to reduce the computational cost. A modified Inherent Strain method is proposed, which can represent stress and strain, while being limited by the high cost of extracting the Inherent Strain. The Inherent rate method is proposed, which is an on-line prediction method, a computational speedup of about 5 is obtained compared to full simulation. The POD based model reduction is coupled with the Inherent Strain method. A computational speedup of about 100 is obtained. The hyper reduced order model is applied to both fixed and moving frames during the laser welding process, resulting in a significant time gain. Up to now, a numerical platform of AM modeling at particle, meso and part scales for metal alloys and polymer has been developed.L’ambition de la recherche est de mettre en œuvre et d’intégrer des méthodes de calcul nouvelles et efficaces (basées sur la physique) à différentes échelles pour établir la relation Procédé- Structure-Propriétés (PSP) de différents matériaux en utilisant la fabrication additive (AM), les procédés de soudage et d’usinage pour les polymères et les alliages métalliques. Charactérisation de la loi constitutive des matériaux. De l’échelle nanométrique à l’échelle de la pièce, le comportement thermomécanique des polymères et des alliages métalliques est caractérisé de la température ambiante à la température du solidus. A l’échelle nanométrique, le comportement mécanique du décollement de l’interface est étudié pour les nanocomposites renforcés par des nanotubes et du graphène. La résistance interfaciale entre les graphènes montre une différence significative par rapport à celle du graphène/polymère et du polymère/polymère. La cinétique de cristallisation non isotherme, la viscosité du liquide et la cinétique de densification du polyamide 12 (PA12) semi-cristallisé sont caractérisées. Ces paramètres sont utilisés pour alimenter la simulation L-PBF à différentes échelles. L’homogénéisation de la conductivité thermique de la structure de support par L-PBF est étudiée par des méthodes analytiques et numériques. Le comportement mécanique élastique-visco-plastique de l’IN718 est caractérisé à haute température. Une plateforme expérimentale et numérique pour la méthode inverse est établie pour caractériser les lois constitutives mécaniques. Modélisation numérique de la fabrication additive. Pour les polymères semi-cristallins et les alliages métalliques, différents modèles à l'échelle de la particule à la pièce sont développés pour étudier le comportement physique et mécanique pendant le processus L-PBF. Pour le polymère semi-cristallin, la relation entre le degré de cristallisation, la température, l'évolution de la densification et la réponse mécanique est établie sur la base de modèles numériques à l'échelle de la particule, du méso et de la pièce. Pour accélérer l'efficacité de calcul de la simulation à l'échelle de la pièce, la fraction de couche, couche par couche, les supercouches basées sur des multi-shots sont proposées sur la base de la méthode level-set, où la poudre non exposée est toujours prise en compte. Pour l'analyse mécanique, la méthode bi-maille est proposée pour effectuer l'analyse mécanique sur la base d'une maille simple. De plus, le comportement mécanique anisotrope est associé à la croissance des grains pendant la construction à l'échelle mésoscopique et à l'échelle des pièces. Réduction du modèle de simulation à l'échelle de la pièce. Pour l'analyse thermomécanique lourde, plusieurs méthodes simplifiées sont proposées pour réduire le coût de calcul. Une méthode modifiée de « Inherent strain » est proposée, qui peut représenter la contrainte et la déformation, tout en étant limitée par le coût élevé de l'extraction de la « Inherent strain ». La méthode de « Inherent strain rate » est proposée, il s'agit d'une méthode de prédiction en ligne, une vitesse de calcul d'environ 5 est obtenue par rapport à la simulation complète. La réduction de modèle basée sur POD est couplée à la méthode de « Inherent strain rate ». On obtient une vitesse de calcul d'environ 100. Le modèle d'ordre hyper-réduit est appliqué aux cadres fixes et mobiles pendant le procédé de soudage au laser, ce qui permet un gain de temps significatif. Jusqu'à présent, une plateforme numérique de modélisation de l'AM à l'échelle de la particule, du méso et de la pièce pour les alliages métalliques et les polymères a été développée
Irisine et neuroplasticité
No full textIt is now widely recognized that physical exercise (EX) represents the most effective non-pharmacological strategy to improve brain health and prevent cognitive decline. Both human and animal studies consistently demonstrate that the beneficial effects of EX on hippocampal neuroplasticity are mainly mediated by BDNF (brain-derived neurotrophic factor). In response to EX, the increase in brain BDNF levels involves three complementary mechanisms: (1) Neuronal pathway: enhanced neuronal activity directly stimulates BDNF expression in neurons; (2) Hemodynamic pathway: increased cerebral blood flow induces endothelial NO production, which in turn promotes BDNF expression in cerebral blood vessels; (3) Endocrine/humoral pathway: skeletal muscle contraction triggers the secretion of molecules (myokines) into the bloodstream, playing an essential role in communication with the brain. Among these, irisin, derived from the cleavage of the transmembrane protein FNDC5 (fibronectin type III domain-containing 5), appears to contribute significantly to the rise in hippocampal BDNF levels in response to EX. However, for individuals in whom conventional exercise is difficult or limited, alternatives with lower cardiovascular demands are gaining increasing interest. Among these, eccentric exercise (e.g., downhill walking/running) is already used in cardiac rehabilitation for its functional benefits at low energetic cost; while electromyostimulation (EMS) allows muscle contractions to be elicited without voluntary command, through the application of electrical currents to the skin. In this context, this thesis pursued three main objectives: (1) To investigate the effects of different EX modalities—varying intensities, eccentric exercise, and EMS—on hippocampal BDNF levels; (2) To determine the extent to which the FNDC5/irisin pathway contributes to brain BDNF overexpression; (3) To understand how these EX modalities modulate irisin-dependent neurobiological responses, using a young adult rat model (male Wistar). Our results show that basal FNDC5/irisin expression is higher in the gastrocnemius muscle than in the soleus, and is predominantly localized in fast-twitch type II fibers, particularly type IIa. We also identified an exercise intensity threshold—around 50% of maximal aerobic speed (MAS)—above which hippocampal BDNF expression is increased and correlated with serum irisin levels, suggesting that circulating irisin plays a key role in mediating this effect. Furthermore, the integrin αV/β5 – FAK – eNOS pathway appears to play a major role in irisin-induced endothelial BDNF expression. Conversely, although eccentric EX and EMS induced hippocampal BDNF overexpression, this induction seemed independent of the irisin-mediated pathway. In conclusion, our findings highlight the importance and specificity of EX parameters (type, intensity, mode of contraction) in modulating the FNDC5/irisin pathway, whose activation appears strongly linked to muscle metabolism. They also suggest that irisin may represent a promising therapeutic target to support brain health, as its action does not necessarily require crossing the blood–brain barrier.L’exercice physique (EX) est aujourd’hui pleinement reconnu comme un moyen non médicamenteux efficace pour préserver les fonctions cérébrales et prévenir le déclin cognitif. Les études, tant chez l’Homme que chez l’animal, montrent avec constance que les effets bénéfiques de l’EX sur la neuroplasticité hippocampique sont principalement médiés par le BDNF (brain-derived neurotrophic factor). En réponse à l’EX, l’augmentation des taux cérébraux de BDNF passe par trois mécanismes complémentaires : (1) Voie neuronale : l’augmentation de l’activité neuronale stimule directement l’expression de BDNF dans les neurones ; (2) Voie hémodynamique : l’augmentation du flux sanguin cérébral induit la production de NO par l’endothélium, ce qui stimule l’expression de BDNF dans les vaisseaux sanguins cérébraux ; (3) Voie endocrine/humorale : la contraction des muscles squelettiques induit la sécrétion de molécules (myokines) dans la circulation sanguine qui jouent un rôle essentiel dans la communication avec le cerveau. Parmi elles, l’irisine, dérivée du clivage de la protéine transmembranaire FNDC5 (fibronectin type III domain-containing 5), semble contribuer de manière significative à l’augmentation des taux hippocampiques de BDNF en réponse à l’EX. Cependant, pour les personnes chez qui l’EX classique est difficile ou limité, des alternatives à moindre contrainte cardiovasculaire suscitent un intérêt croissant. Parmi celles-ci : l’exercice excentrique (par exemple marche/course en descente), est déjà utilisé en réadaptation cardiaque pour ses effets fonctionnels bénéfiques à faible coût énergétique ; et l’électromyostimulation (EMS), permet d’obtenir des contractions musculaires sans commande volontaire, via un courant électrique appliqué à la peau. Dans ce contexte, ces travaux de thèse comportaient trois objectifs principaux : (1) Etudier les effets de différentes modalités d’EX, intensités variées, excentrique, et de l’EMS sur les taux hippocampiques de BDNF ; (2) Déterminer dans quelle mesure la voie FNDC5/irisine contribue à la surexpression cérébrale de BDNF ; (3) Comprendre comment ces différentes modalités d’EX modulent les réponses neurobiologiques dépendante de l’irisine, en utilisant un modèle de rat jeune adulte (Wistar mâle). Nos résultats montrent que l’expression basale de FNDC5/irisine est plus élevée dans le muscle gastrocnémien que dans le soléaire et qu’elle est surtout localisée dans les fibres rapides de type II, en particulier les IIa. Nous avons également identifié un seuil d’intensité d’EX — environ 50 % de la vitesse maximale aérobie (VMA) — au-delà duquel l’expression hippocampique de BDNF est augmentée et corrélée aux taux sériques d’irisine, suggérant que l’irisine circulante joue un rôle clé dans la médiation de cet effet. Par ailleurs, la voie intégrine αV/β5 – FAK – eNOS semble jouer un rôle majeur dans l’augmentation de l’expression endothéliale du BDNF induite par l’irisine. En revanche, bien que l’EX excentrique et l’EMS induisent une surexpression hippocampique de BDNF, cette induction paraît indépendante de la voie médiée par l’irisine. En conclusion, nos données soulignent l’importance et la précision des paramètres de l’EX (type, intensité, mode de contraction) dans la modulation de la voie FNDC5/irisine, dont l’activation apparaît fortement liée au métabolisme musculaire. Elles suggèrent aussi que l’irisine pourrait constituer une cible thérapeutique intéressante pour soutenir la santé cérébrale puisque son action ne requiert pas nécessairement de franchir la barrière hématoencéphalique
Etude de la passivation de l'acier inoxydable 316L en milieu primaire REP par bruit électrochimique
No full textLocalized corrosion phenomena affecting cold-worked, non-sensitized 316L stainless steel in the primary water of Pressurized Water Reactors (PWRs) can progressively compromise the structural integrity of critical components, and hence reactor availability or safety. While PWR primary water is typically deaerated and hydrogenated, oxygen can be dissolved during events such as water injections, load-following operations, outages etc. It is essential to understanding the influence of dissolved oxygen on oxidation behavior and intergranular stress corrosion cracking (IGSCC) susceptibility. Developing tools for in-situ monitoring of oxidation and early crack initiation detection remains a major challenge. To bridge this gap, this thesis investigates the passivation and depassivation behavior of 316L stainless steel under PWR primary water conditions using electrochemical noise measurements of current. An experimental setup has been developed to perform electrochemimical experiments under high-temperature and high-pressure simulated primary water. Instrumentation noise levels were evaluated to ensure the reliability of electrochemical noise data. To simulate the effect of dissolved oxygen on corrosion potential and promote passive film formation, anodic potentiostatic polarizations were applied at overpotentials ranging from 100 to 600~mV. Once a quasi-steady state was achieved, and always under potentiostatic control, current noise was recorded to assess its stochastic characteristics. In selected cases, partial reduction of the oxide layer via cathodic galvanostatic polarization was performed to examine its effect on the noise response. Following data acquisition, careful signal conditioning and frequency-domain analysis allowed the quantification of various spectral characteristics between overpotentials. Mathematical simulations of noise signals complemented these findings and provided insights into the distribution and duration of transient events. Time-domain analysis revealed a continuous baseline attributed to metal cation release to the solution, and anodic transients ascribed to the oxide ingress into the metal. To gain an insight into the role of dislocations in steel, the temporal and spectral noise behavior of solution-annealed and heavily cold-worked specimens was compared. To conclude, this work demonstrates the feasibility of performing long-term electrochemical current noise monitoring, overcoming the technical complexity posed by PWR-like conditions. The results demonstrate that electrochemical noise signals are present even in the absence of mechanical stress. This noise is believed to originate from the oxide growth occurring at the oxide/metal interface, as proposed by the PDM and DPCM models.L'acier inoxydable 316L écroui est largement employé comme matériau de structure des réacteurs à eau pressurisée (REP). Sa corrosion localisée dans le circuit primaire pourrait compromettre sur le long terme l'intégrité de composants critiques, et donc la disponibilité voire la sécurité du réacteur. Bien que le milieu primaire REP soit généralement désaéré et hydrogéné, de l'oxygène peut se dissoudre dans l'eau lors de situations telles que des injections d'eau, du suivi de charge, des arrêts programmés, etc. Il est essentiel de pouvoir prédire l'influence de cet oxygène dissous sur le comportement en oxydation de l'acier et sa sensibilité à la corrosion sous contrainte intergranulaire (IGSCC). Toutefois, peu de méthodes existent pour un suivi in situ de l'oxydation ou la détection précoce de l'apparition de fissures. La technique du bruit électrochimique pourrait répondre à cette ambition. Dans ce contexte, cette thèse s'intéresse au comportement en passivation et dépassivation de l'acier inoxydable 316L non sensibilisé dans le milieu primaire REP par l'étude des bruits électrochimiques. Un dispositif expérimental a été conçu pour mettre en œuvre l'électrochimie en eau à haute température et haute pression simulant le milieu primaire. Les niveaux de bruit de l'instrumentation ont été évalués pour garantir la fiabilité des mesures de bruit électrochimique. Des polarisations anodiques ont été appliquées avec des surtensions de 100 à 600 mV afin de simuler l'effet de l'oxygène dissous sur le potentiel de corrosion et de favoriser la formation d'un film passif. Les caractéristiques stochastiques des mesures en courant ont été évaluées une fois atteint un état quasi-stationnaire. L'effet sur les bruits électrochimiques d'une réduction partielle de la couche d'oxyde a aussi été examiné après polarisation cathodique. Un conditionnement minutieux des signaux et une analyse dans le domaine fréquentiel ont permis de quantifier diverses caractéristiques spectrales en fonction des cycles de polarisation. La distribution et la durée des événements transitoires ont été comparées à des bruits simulés numériquement. L'analyse du signal en temps a révélé une ligne de base continue attribuée à la libération de cations métalliques dans la solution, et des transitoires anodiques cohérents avec la pénétration d'oxyde dans le métal. Afin de mieux comprendre le rôle des dislocations de l'acier, nous avons comparé les signaux en temps et en fréquence d'échantillons recuits et fortement écrouis. En conclusion, ce travail démontre que malgré la complexité de mise en œuvre de l'électrochimie en milieu REP, il serait possible de réaliser un suivi dans la durée de la corrosion par analyse des bruits électrochimiques. Des signaux de bruit électrochimique sont enregistrés même en l'absence de contrainte mécanique. Ce bruit proviendrait de la croissance d'oxyde à l'interface oxyde/métal comme le suggèrent des modèles de la littérature
Modélisation de la chaîne de lecture et optimisation du traitement numérique du signal sur FPGA pour les détecteurs supraconducteurs à inductance cinétique
No full textMicrowave Kinetic Inductance Detectors (MKIDs), used for detecting millimeter-waves, are RF resonators operating at cryogenic temperatures (~100 mK), whose resonance frequency—typically in the range of 1.3 GHz to 2.5 GHz—is sensitive, among other things, to millimeter-wave photons.To read each pixel, MKIDs are coupled to a transmission line. It is therefore necessary to use frequency multiplexing techniques in order to probe as many MKIDs as possible on a single line. Indeed, each MKID has its own resonance frequency, with a very high quality factor, which allows a very large number of them (several hundreds) to be connected in series on the same transmission line.At LPSC, specific readout electronics have been developed, combining digital signal processing techniques with radio-frequency conditioning. The latest generation of the CONCERTO instrument integrates an electronic board called KID_READOUT, capable of reading 400 pixels over a 1 GHz bandwidth. The signal processing, which is highly parallelized and pipelined, is performed in real time, imposed by the experiment, using FPGA.The objective of this thesis is to model the KID_READOUT readout chain in order to understand its limitations and identify possible optimizations. This work led to the identification of the main constraints in the analog part and to the optimization of digital resource usage, without degrading the performance of the signal readout. As a result, FPGA resource utilization was reduced by 23.07%pt for LUTs, 19.86%pt for FFs, and 28.98%pt for DSP blocks. These optimizations now make it possible to read up to 800 MKIDs on a single transmission line with the same FPGA, thus meeting the needs of next-generation MKID instruments.Les MKIDs (Microwave Kinetic Inductance Detectors) sont des détecteurs micro-ondes supraconducteurs à inductance cinétique, utilisés pour la détection des ondes millimétriques.Ces détecteurs, organisés en matrice, sont des résonateurs RF qui fonctionnent à des températures cryogéniques (~100mK), dont la fréquence de résonance, dans une gamme de fréquence comprise entre 1,3 GHz et 2.5 GHz, est sensible, entre autres, aux photons millimétriques.Pour effectuer la lecture de chaque pixel, les MKIDs sont couplés à une ligne de transmission. Il faut alors utiliser des techniques de multiplexage fréquentiel afin d’en sonder un maximum possible de MKIDs sur une même ligne. En effet, chaque MKID possède sa propre fréquence de résonance, avec un très haut facteur de qualité, ce qui permet d’en mettre un très grand nombre (plusieurs centaines) en série sur une même ligne de transmission.Au LPSC, des électroniques de lecture spécifiques ont été développées, combinant des techniques de traitement du signal numérique avec du conditionnement radio-fréquence. La dernière génération de l’instrument CONCERTO intègre une carte électronique appelée KID_READOUT, capable de lire les 400 pixels répartis sur une bande passante de 1 GHz. Le traitement du signal, fortement parallélisé et pipeliné est effectué en temps réel, imposé par l’expérience, à l’aide de FPGA.L’objectif de cette thèse est de modéliser la chaîne de lecture KID_READOUT afin de comprendre ses limitations et d’identifier des pistes d’optimisation. Le travail mené a permis d’identifier les principales contraintes de la partie analogique, et d’optimiser les ressources numériques, sans dégrader les performances de lecture du signal. Nous avons ainsi réduit l'utilisation des ressources FPGA de 23,07%pt pour les tables LUT, 19,86%pt pour les registres FF, et 28,98%pt pour les blocs DSP. Ces optimisations permettent désormais de lire jusqu'à 800 MKIDs sur une seule ligne de transmission avec le même FPGA, répondant ainsi aux besoins des prochaines générations d’instruments MKID
Mind the Gap : Une investigation historico-philosophique du statut ontologique des programmes informatiques
No full textThis thesis addresses the ontological status of computer programs. Previous studies have placed computer programs in almost every ontological category available and claimed that they have a ‘dual nature.' My primary contribution to the debate is offering an alternative framework emphasizing computational implementation and its relata. I argue that we do not need to endorse the dual nature view by suggesting that ‘program' is a polyseme - an umbrella term hosting various entities spanning the abstract-concrete dichotomy. The advantage of this view is the avoidance of positing metaphysically dubious entities. Instead, we can understand the ontology of programs as a network of relations between abstracta and concreta that we bundle together through implementation when using computing machines as epistemic tools. To flash out and explore the claims of this alternative view, I first delve into the philosophical literature on implementation and taxonomize its different notions. In due course, I offer a unified theory of agential implementation, short UTAI. Specifically, UTAI advocates developing a series of related clarificatory case studies that track three different dependency relations between us and the ontologically different constituents under the term program. Accordingly, I discuss the implications of the first dependency relation between programmers and programs as abstract objects. By adopting the Problem of Creation - a well-known issue from the philosophy of art - I present a fresh perspective on the metaphysical options that allow us to view programs as abstract entities. Next, I focus on the second dependency relation between human agents and physical computation. As a result, I provide a new argument for understanding computational implementation as a three-place relation and develop a suitable notion called Implementation-as (based on the DEKI account of scientific representation). Lastly, I address the third dependency relation between programmers and the material systems used for program execution. By combining the insights of interventionism, technical artifacts, and neo-mechanistic literature, I introduce the notion of ‘physical programmability.'Cette thèse examine le statut ontologique des programmes informatiques. De précédentes études ont placé les programmes informatiques dans presque toutes les catégories ontologiques disponibles et ont affirmé qu'ils avaient une « double nature ». Ma principale contribution au débat consiste à proposer un cadre alternatif mettant l'accent sur l'implémentation informatique et ses relata. Je soutiens qu'il n'est pas nécessaire d'approuver le point de vue de la double nature en suggérant que le terme « programme » est un polysème - un terme générique abritant diverses entités couvrant la dichotomie abstrait-concret. L'avantage de ce point de vue est qu'il évite de poser des entités métaphysiquement douteuses. Au lieu de cela, nous pouvons comprendre l'ontologie des programmes comme un réseau de relations entre abstracta et concreta que nous rassemblons par la mise en oeuvre lorsque nous utilisons des machines informatiques comme outils épistémiques. Pour mettre en évidence et explorer les revendications de ce point de vue alternatif, je me plonge d'abord dans la littérature philosophique sur l'implémentation et je taxinomise ses différentes notions. En temps voulu, je propose une théorie unifiée de l'implémentation agentielle, l'UTAI. Plus précisément, l'UTAI préconise le développement d'une série d'études de cas clarificatrices connexes qui suivent trois relations de dépendance différentes entre nous et les constituants ontologiquement différents sous le terme de programme. En conséquence, je discute des implications de la première relation de dépendance entre les programmeurs et les programmes en tant qu'objets abstraits. En adoptant le problème de la création - une question bien connue de la philosophie de l'art - je présente une nouvelle perspective sur les options métaphysiques qui nous permettent de considérer les programmes comme des entités abstraites. Ensuite, je me concentre sur la seconde relation de dépendance entre les agents humains et l'informatique physique. En conséquence, je fournis un nouvel argument pour comprendre l'implémentation informatique comme une relation à trois places et je développe une notion appropriée appelée Implémentation-as (basée sur le compte DEKI de la représentation scientifique). Enfin, j'aborde la troisième relation de dépendance entre les programmeurs et les systèmes matériels utilisés pour l'exécution des programmes. En combinant les idées de l'interventionnisme, des artefacts techniques et de la littérature néo-mécaniste, j'introduis la notion de « programmabilité physique »
Intégration des réseaux de distribution pour l'étude de scénarios prospectifs de décarbonation du système électrique
No full textDecarbonizing the energy system is one of the major challenges of the century. It requires transforming the way energy is produced and consumed, which can take decades. To anticipate these changes, prospective models are developed to propose decarbonization pathways. These pathways are mainly based on the electrification and the massive integration of renewable energies, especially solar and wind. However, existing prospective models have an insufficient spatial resolution to consider electrical distribution grids, which are highly impacted by these transformations. Therefore, the work conducted in this thesis is based on the coupling of a long-term prospective model (POLES), and a short-term optimization model (Backbone) considering electrical distribution and transmission grids. This coupling enables a resolution never reached at a national scale by a long-term energy model. However, it is computationally demanding. Consequently, simplifications have been conducted to reach more reasonable computation times while ensuring sufficient precision. Therefore, several scenarios have been analyzed, highlighting the major role of energy sufficiency in reducing the stress on the power system, and the benefits of developing demand flexibility.La décarbonation du système énergétique est un des enjeux majeurs de ce siècle. Cela requiert la transformation de la manière dont l’énergie est produite et consommée. Ces transformations nécessitant des changements profonds, elles ne peuvent pas se faire instantanément et se font donc à l’échelle décennal. Pour anticiper les changements à venir, des modèles prospectifs sont développés afin de proposer des trajectoires de décarbonation. Ces trajectoires se basent principalement sur l’électrification combinée à l’intégration massive d’énergies renouvelables, notamment solaire et éolienne. Cependant, les modèles prospectifs existants ont une résolution spatiale insuffisante pour prendre en compte les réseaux électriques de distribution, qui sont les premiers impactés par ces transformations. Ainsi, le travail mené au cours de cette thèse se base sur le couplage d’un modèle prospectif long terme (POLES), et d’un modèle d’optimisation court terme comprenant les réseaux électriques de distribution et transport (Backbone). Ce couplage permet d’obtenir une résolution à l’échelle nationale jamais atteinte par un modèle énergétique long terme, mais est cependant très gourmand en temps de calcul. Par conséquent, des simplifications ont été opérées pour atteindre des temps de calcul plus raisonnables tout en garantissant une précision suffisante. Ainsi, plusieurs scénarios ont pu être analysés, soulignant le rôle prépondérant de la sobriété dans la réduction du stress sur le système électrique, et l’intérêt de développer les flexibilités de la demande
Alignement texte-image des modèles génératifs d'images
No full textGenerative Text-to-Image models, particularly those based on diffusion, have achieved remarkable realism in image synthesis. However, they frequently struggle with robust text-image alignment, failing to adhere to complex prompts. This leads to common errors such as catastrophic neglect, where objects are omitted, and incorrect attribute binding, where properties like color are misassigned. This thesis addresses this core problem from two perspectives: evaluation and enhancement. First, we introduce a novel evaluation framework that uses structured prompt templates to systematically quantify specific compositional failures. This approach provides a more granular and interpretable analysis of model weaknesses, such as object omission or attribute misassignment, compared to existing general-purpose metrics. Second, we propose a principled enhancement to training-free, inference-time guidance. This method simplifies hyperparameter tuning by identifying a single optimal intervention step during the denoising process and is extended to modern transformer-based architectures that lack traditional cross-attention mechanisms. Finally, we generalize this guidance approach by introducing a novel framework that learns a distribution of well-text-aligned latent representations. By sampling from this learned distribution, our method efficiently generates multiple high-fidelity, compositionally correct images without the need for costly per-sample optimization. Together, these contributions provide a comprehensive approach to addressing compositional failures in Text-to-Image models. We establish a rigorous method for diagnosing specific alignment issues and then offer a series of inference-time interventions, from targeted single-sample corrections to efficient distributional sampling, that systematically improve the prompt fidelity and compositional accuracy of state-of-the-art generative models without requiring costly retraining.Les modèles génératifs texte-image, en particulier ceux basés sur la diffusion, ont atteint un réalisme remarquable dans la synthèse d'images. Cependant, ils peinent souvent à garantir un alignement texte-image robuste et à respecter des invites textuelles (prompts) complexes. Cela conduit à des erreurs courantes telles que la négligence catastrophique (omission d'objets) et l'assignation incorrecte d'attributs (où des propriétés comme la couleur sont mal attribuées). Cette thèse aborde ce problème central sous deux angles : l'évaluation et l'amélioration. Premièrement, nous introduisons un nouveau cadre d'évaluation qui utilise des gabarits de prompts structurés pour quantifier systématiquement les échecs compositionnels spécifiques. Cette approche fournit une analyse plus granulaire et interprétable des faiblesses des modèles, telles que l'omission d'objets ou la mauvaise assignation d'attributs, par rapport aux métriques généralistes existantes. Deuxièmement, nous proposons une amélioration de principe au guidage lors de l'inférence, sans ré-entraînement. Cette méthode simplifie le réglage des hyperparamètres en identifiant une unique étape d'intervention optimale durant le processus de débruitage. Elle est également étendue aux architectures modernes basées sur les transformers qui ne possèdent pas les mécanismes traditionnels d'attention croisée. Enfin, nous généralisons cette approche de guidage en introduisant un nouveau cadre qui apprend une distribution de représentations latentes bien alignées avec le texte. En échantillonnant à partir de cette distribution apprise, notre méthode génère efficacement de multiples images haute-fidélité et compositionnellement correctes, sans nécessiter une optimisation coûteuse pour chaque échantillon. Ensemble, ces contributions fournissent une approche complète pour traiter les échecs compositionnels dans les modèles texte-image. Nous établissons une méthode rigoureuse pour diagnostiquer les problèmes d'alignement spécifiques et proposons ensuite une série d'interventions au moment de l'inférence, allant des corrections ciblées sur un seul échantillon à l'échantillonnage distributionnel efficace, qui améliorent systématiquement la fidélité au prompt et la précision compositionnelle des modèles génératifs, sans nécessiter un ré-entraînement coûteux
Modélisation et résolution de problèmes d’optimisation combinatoire pour l’écologie inversée.
No full textDetermining the conditions for culturing microorganisms is a difficult and recurring problem in microbiology, as it requires identifying nutritional requirements and characterising metabolism. \textit{Genome-scale metabolic networks} (GSMNs) obtained from genomic data enable simulations of the metabolic potential from a predefined environment. We developed methods that solve the inverse problem: predicting nutrient sources, or \textit{seeds}, from a GSMN and a metabolic objective. The methods propose hybrid models, combining a discrete and iterative Boolean approximation of metabolic activity with numerical flux balance analysis (FBA). Applied at the scale of an individual population on GSMNs, the logic modelling method is a good approximation of flux balance constraints. The problem was then extended to communities of microorganisms. At this scale, it is necessary to consider possible transfers between networks, which increases the combinatorial complexity of the problem. We hypothesise that it is relevant to identify in priority minimal sets of nutrients that ensure the functionality of the metabolic network, which led us to consider prioritising optimisations on sets, first seeking to minimise seeds, then transfers. Three algorithms were developed, two of which ensure subset minimality. The application of methods to small communities of network reveals the combinatorial complexity, but also the complementarity of the algorithms.Déterminer les conditions de culture des micro-organismes est un problème difficile et récurrent en microbiologie, qui nécessite d'identifier des besoins nutritionnels et caractériser le métabolisme. Les \textit{réseaux métaboliques à l'échelle du génome} (GSMN) obtenus à partir de données génomiques permettent d’effectuer des simulations de la capacité métabolique d'un organisme à partir d’un environnement prédéfini. Nous avons développé des méthodes qui résolvent le problème inverse : la prédiction des nutriments sources, ou \textit{graines}, à partir d'un GSMN et d'un objectif métaboliques. Les méthodes proposent des modèles hybrides, combinant une approximation Booléenne discrète et itérative de l'activité métabolique avec des contraintes numériques d’équilibre de flux (FBA). Appliquée à l'échelle d'une population individuelle sur des réseaux métabolique à l'échelle génomique, la méthode de modélisation logique est une bonne approximation des contraintes d’équilibre de flux. Le problème a dans un second temps été étendu aux communautés de micro-organismes. À cette échelle, il est nécessaire de considérer les transferts possibles entre réseaux, ce qui augmente la combinatoire du problème. Nous faisons l'hypothèse qu'il est pertinent d'identifier en priorité des ensembles minimaux de nutriments assurant la fonctionnalité du réseau métabolique, ce qui nous amène à hiérarchiser les optimisations sur les ensembles, en cherchant d'abord à minimiser les graines, puis les transferts. Trois algorithmes ont été mis en place, dont deux assurant la minimalité par inclusion. L’application des méthodes sur des petites communautés de réseaux révèle la complexité combinatoire, mais aussi la complémentarité des algorithmes