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Modélisation et simulation hémodynamique des déviateurs de flux pour le traitement des anévrismes intracrâniens
No full textIntracranial aneurysms are common but not well understood, despite the severe consequences of rupture. The brain’s complex biochemical processes and delicate environment limit in-vivo studies. Computational Fluid Dynamics (CFD) can help overcome these challenges by replicating the brain’s flow conditions, which are thought to influence the initiation, growth, and rupture of aneurysms. CFD simulations can also test hypothetical treatments and evaluate their impact. This thesis focuses on developing a high-fidelity computational framework to simulate brain hemodynamics, aiming to enhance our understanding of intracranial aneurysms and improve their treatment.The thesis begins by exploring the medical aspects of cerebral aneurysms, including their various types, treatment op-tions, and associated risks. It then delves into the physics and numerical methods that form the foundation of the sim-ulation framework, offering new contributions to the methodology. With this knowledge and validation in hand, the work progresses to adapt the simulations to the brain’s vascular environment, discussing critical aspects such as segmenta-tion, boundary conditions, and the extent of the simulated domain. To virtually recreate the deployment of a flow diverter stent, an algorithm based on geometrical constraints is developed and thoroughly validated using literature examples, experimental data, and real patient cases. In the final chapter, these tools are applied to compute the hemodynamics in three complex patient cases involving ruptured aneurysms. The effects of flow diverter treatment are analyzed and compared with state-of-the-art medical literature.Les anévrismes intracrâniens sont fréquents mais mal compris, malgré les conséquences graves liées à leur rupture. La complexité des processus biochimiques du cerveau et la fragilité de son environnement limitent les études in-vivo. L’étude de la dynamique des fluides numérique (CFD) peut aider à surmonter ces défis en reproduisant les conditions d’écoulement du cerveau, qui sont supposées influencer l’initiation, la croissance et la rupture des anévrismes. Les simulations CFD peuvent également permettre de tester différents traitements été valuer leur impact. Cette thèse se concentre sur le développement d’un framework numérique pour simuler l’hémodynamique dans le cerveau, dans le but d’améliorer notre compréhension des anévrismes intracrâniens et d’optimiser leur traitement.La thèse commence par explorer les différents aspects médicaux des anévrismes cérébraux, notamment leur forme, leur taille, ainsi que les options de traitement et les risques associés. Elle aborde ensuite la physique et les méthodes numériques qui constituent la base du framework, en apportant de nouvelles contributions méthodologiques. Fort de ces connaissances et validations, le travail se concentre ensuite sur l’adaptation des simulations a` l’environnement vasculaire cérébral, en abordant des aspects essentiels tels que la segmentation, les conditions aux limites, ainsi que la définition et la portée du domaine simulé. Pour simuler le déploiement d’un stent à diversion de flux, un algorithme basé sur des contraintes géométriques est développé et rigoureusement validé à l’aide d’exemples tirés de la littérature, de données expérimentales et de cas réels de patients. Dans le dernier chapitre, ces outils sont appliqués à trois cas complexes de patients présentant des anévrismes rompus. Les effets du traitement par stent à diversion de flux sont finalement analysés et comparés à la littérature existante
Étude expérimentale et contrôle du couplage hydroélastique de bord de fuite d’un hydrofoil en régime de transition
No full textThe majority of anthropogenic noise in the oceans is due to commercial, military or tourist motorized navigation. In that respect, defense issues and preservation of ecosystems are matters of great concerns.Lifting surfaces such as hydrofoils, propeller blades, rudders, stabilizers and dive bars can vibrate under flow and, under certain conditions, can produce tonal noise. Reducing the vibrations and noise generated by this type of structure, which are present in the field of shipbuilding, is therefore an important issue to limit noise pollution and to improve the acoustic discretion of ships.This study, carried out at the French Naval Academy Research Institute (IRENav), highlights the hydroelastic coupling mechanism responsible of trailing edge vibrations and of lifting surface tonal noise evolving in laminar to turbulent transition regime. This experimental research was carried out in a hydrodynamic tunnel on a NACA0015 hydrofoil, for angles of incidence ranging from 0° to 12° and Reynolds numbers varying from 200,000 to 1,200,000. Advanced experimental set ups such as Time-Resolved Particle Image Velocimetry (TR-PIV), Laser Doppler Velocimetry (LDV) or laser vibrometry were used to specify the characteristics of the near-wall flow as well as the vibrational behavior of the hydrofoil depending on the incidence and the Reynolds number. The results obtained show that the tonal noise was associated with a strong coupling regime between the Tollmien-Schlichting waves developing in the boundary layer regime and a structural mode of the trailing edge of the hydrofoil, producing a vortex shedding in the wake. This work also made it possible to show that such hydroelastic coupling is conditioned by the occurrence of a boundary layer transition zone close to the trailing edge and by the existence of a trailing edge structural mode whose natural frequency is in the amplification range of Tollmien-Schlichting waves. Finally, a comparison of passive control solutions such as geometric modification of the trailing edge and forcing of boundary layer turbulence was done, considering for both their effectiveness and their impact on the hydrodynamic performances of the hydrofoil.La majorité des bruits anthropiques dans les océans sont dus à la navigation motorisée commerciale, militaire ou de tourisme. Les enjeux de défense et la préservation des écosystèmes sont au cœur de ces préoccupations.Les structures portantes telles que les hydrofoils, les pales d'hélices, les gouvernails, les stabilisateurs et les barres de plongée peuvent vibrer sous écoulement et, sous certaines conditions, produire de fortes émissions sonores au caractère tonal. Diminuer les vibrations et le bruit généré par ce type de structures, très présentes dans le domaine de la construction navale, est donc un enjeu important pour limiter la pollution sonore et améliorer la furtivité des navires.Cette étude, menée à l'Institut de Recherche de l'École Navale (IRENav), a permis de mettre en évidence le mécanisme de couplage hydroélastique responsable des vibrations de bord de fuite et du bruit tonal d'un profil portant, évoluant en régime de transition laminaire-turbulent. Ces recherches expérimentales ont été réalisées dans un tunnel hydrodynamique sur un hydrofoil de profil NACA0015, pour des angles d'incidence allant de 0° à 12° et des nombres de Reynolds variant de 200 000 à 1 200 000. Des moyens expérimentaux avancés tel que la Vélocimétrie par Image de Particules Résolue en Temps (TR-PIV), la Vélocimétrie Laser par effet Doppler (LDV) ou la vibrométrie laser ont été utilisés pour préciser les caractéristiques de l'écoulement en proche paroi ainsi que le comportement vibratoire de l'hydrofoil en fonction de l'incidence et du nombre de Reynolds. Les résultats obtenus ont permis de montrer que le bruit tonal était associé à un régime de couplage fort entre les ondes de Tollmien-Schlichting se développant dans la couche limite en régime de transition et un mode structurel de bord de fuite de l'hydrofoil, produisant un lâcher alterné de tourbillons dans le sillage. Ces travaux ont également permis de préciser qu’un tel couplage hydroélastique est conditionné d’une part, par l’occurrence d’une zone de transition de couche limite proche du bord de fuite et, d’autre part, par l’existence d’un mode structurel de bord de fuite dont la fréquence propre se situe dans la gamme d'amplification des ondes de Tollmien-Schlichting. Enfin des solutions de contrôle passif telles que la modification géométrique du bord de fuite et le forçage de la turbulence de la couche limite ont été comparées, autant du point de vue de leur efficacité que de leur impact sur les performances hydrodynamiques de l'hydrofoil
Lasers solides émettant à 2,3 µm à base de cristaux dopés au thulium : Comprendre la spectroscopie pour améliorer l'efficacité
No full textThis thesis focuses on the study of the 3H4 to 3H5 transition of thulium for emission around 2.3 µm in solid-state lasers, with potential applications for molecules detection. As the previous efficiencies and powers reported in the literature are relatively low, various pumping methods have been explored to improve the slope efficiency of these sources, based on an in-depth study of thulium spectroscopy, both from a theoretical and experimental point of view. We began by optimizing conventional pumping at 0.8 µm from the ground state. The benefits of using cascade lasers at 2.3 µm and 1.9 µm were investigated. Under certain conditions, it was possible to double the efficiency of laser emission at 2.3 µm. New crystal host useful for femtosecond lasers, such as CALGO, have also been tested.Secondly, we sought to optimise a new 1 µm upconversion pumping recently demonstrated for laser emission at 2.3 µm. Despite this pumping scheme that at first sight appears to be very inefficient, an order of magnitude gain in terms of efficiency and output power has been demonstrated, putting thulium doped crystal inside a 1-µm neodymium-crystal-based cavity. Both the power emitted and the efficiency now exceed what was ever been demonstrated with a 0.8 µm pumping for the crystals we used. To accompany this power scalling, a study of the thermal effects associated with this emission at 2.3 µm has been carried out. Q-switched lasers at 2.3 µm were also used. Potentially systemic chaos was observed and studied. Various stabilisation processes were proposed.Cette thèse porte sur l'étude de la transition 3H4 vers 3H5 du thulium pour une émission autour de 2,3 µm dans les lasers solides, avec des applications potentielles pour la détection de molécules. Les précédentes efficacités et puissances reportées dans la littérature étant relativement faibles, diverses méthodes de pompage ont été explorées pour améliorer les rendements de ces sources en se basant une étude approfondie de la spectroscopie du thulium, tant d'un point de vue théorique qu'expérimental. Nous avons dans un premier temps tenté d'optimiser le pompage classique à 0,8 µm depuis l'état fondamental. De même, l'intérêt d'utiliser des lasers en cascade à 2,3 µm et à 1,9 µm a été sondé. Dans certaines conditions, il a ainsi été possible de doubler l'efficacité de l'émission laser à 2,3 µm. De nouvelles matrices cristallines utiles pour les lasers femtoseconde telles que le CALGO ont aussi été testées.Dans un second temps, nous avons cherché à optimiser un nouveau pompage à avalanche à 1 µm récemment démontré pour l'émission laser à 2,3 µm. Malgré un schéma de pompage à première vue très peu efficace, un gain d'un ordre de grandeur en terme d'efficacité et de puissance émise a pu être démontré à l'aide d'un pompage intracavité utilisant un laser à néodyme émettant à 1 µm. Tant les puissances émises que les efficacités dépassent aujourd'hui ce qui a été démontré avec um pompage direct à 0,8 µm pour les cristaux que nous avons utilisée. Pour accompagner cette montée en puissance, une étude des effets thermiques liée à cette émission à 2,3 µm a été réalisée. Des lasers déclenchés “Q-switch” à 2,3 µm ont également été étudiés. Un régime chaotique potentiellement systémique a été observé et étudié. Divers processus de stabilisation ont été proposés
Contrôle de la tension continue et analyse de la stabilité d'un convertisseur DC/DC intégré dans un réseau HVDC
No full textThis thesis explores the influence of integrating DC/DC converters within MTDC grids, focusing on DC voltage control strategies to enhance system functionality and reliability. A novel virtual resistance DC voltage controller associated with DC/DC converters is developed and designed to manage DC grid voltages across interconnected HVDC grids. The performance of the MTDC system is validated through time-domain simulations using EMTP software under various power disturbance scenarios. The thesis also presents a comprehensive stability analysis using a linear state-space model for small-signal stability studies, examining the system's dynamic behaviour when integrating a DC/DC converter with the virtual resistance controller. Additionally, the thesis examines the influence of the DC/DC converter with virtual resistance control on system dynamics, particularly in re-establishing power flow after DC faults. Moreover, the thesis analyzes the behaviour of DC/DC converters in a grid-forming (GFM) based MTDC system. The findings advance the understanding of DC/DC converters in MTDC networks, offering insights into their role in managing DC voltage and improving system stability, contributing to more reliable and efficient MTDC systems that support a sustainable and resilient power grid.Cette thèse se propose d'étudier l'influence de l'intégration des convertisseurs DC/DC au sein des réseaux MTDC, en se concentrant sur les stratégies de contrôle de la tension DC pour améliorer la fonctionnalité et la fiabilité du système. Un nouveau contrôleur de tension DC basée sur un principe de résistance virtuelle est proposé et étudié pour gérer les tensions des réseaux DC sur des réseaux HVDC interconnectés. Les résultats obtenus sont validés par des simulations dans le domaine temporel utilisant le logiciel EMTP pour divers scénarios de perturbations de puissance. La thèse présente également une analyse de stabilité complète en utilisant un modèle linéarisé dans l'espace d'états en petits signaux pour étudier le comportement dynamique du système lors de l'intégration d'un convertisseur DC/DC avec le contrôleur de résistance virtuelle. En complément, la thèse examine l'influence du convertisseur DC/DC avec contrôle de résistance virtuelle sur la dynamique du système, en particulier lors du rétablissement du flux de puissance après des défauts DC. Enfin, la thèse analyse le comportement des convertisseurs DC/DC dans un système MTDC basé sur des convertisseurs à formation de réseau (GFM). Les résultats permettent de mieux comprendre les convertisseurs DC/DC dans les réseaux MTDC, offrant des perspectives sur leur rôle dans la gestion de la tension DC et l'amélioration de la stabilité du système, contribuant ainsi à des systèmes MTDC plus fiables et efficaces qui soutiennent un réseau électrique durable et résilient
Ordonnancement Polyédrique Configurable pour des Compilateurs d'Apprentissage Profond Adaptés à tous les scénarios
No full textPolyhedral Optimization is a compilation technique that has gained significant attention due to its relevance in loop optimization for AI and deep learning applications. Tensor computations, which rely heavily on loops, are well-suited for polyhedral optimization.An ongoing challenge in AI and deep learning research is optimizing performance across diverse architectures, such as CPUs, GPUs, and AI Accelerators.In the current state of polyhedral optimization, numerous polyhedral schedulers have been proposed, each tailored to specific scenarios. However, integrating a distinct polyhedral scheduler for each target architecture is impractical and costly.This thesis presents a solution to this problem: first, we introduce an interface to influence a generic polyhedral scheduler named MindTrick. Then, we introduce our contribution, PolyTOPS, a flexible and reconfigurable polyhedral scheduler designed to adapt to different scenarios and provide control over internal strategies. Through our contributions, we conducted experiments across various architectures, demonstrating significant speedups for GPUs (up to 12.53x with MindTrick over isl-scheduler), Ascend NPUs (geometric mean speedup of 7.66x with PolyTOPS over isl-scheduler), and CPUs (up to 1.82x geometric mean speedup on PolyBench benchmark with PolyTOPS over Pluto scheduler).L'optimisation polyédrique est une technique de compilation qui a suscité un regain d'intérêt considérable en raison de sa pertinence pour l'optimisation des noyaux de calcul des applications d'IA et d'apprentissage profond. Les calculs tensoriels, fortement basés sur des boucles, se prêtent particulièrement bien à l'optimisation polyédrique.Un défi permanent dans la recherche sur l'IA et l'apprentissage profond est l'optimisation des performances sur diverses architectures, telles que les CPU, les GPU et les accélérateurs d'IA.Dans l'état actuel de l'optimisation polyédrique, de nombreux ordonnanceurs polyédriques ont été proposés, chacun adapté à des scénarios spécifiques. Cependant, l'intégration d'un ordonnanceur polyédrique distinct pour chaque architecture cible est peu pratique et coûteuse.Cette thèse présente une solution à ce problème : tout d'abord, nous introduisons une interface pour influencer un ordonnanceur polyédrique générique nommé MindTrick. Ensuite, nous présentons notre contribution, PolyTOPS, un ordonnanceur polyédrique flexible et reconfigurable conçu pour s'adapter à différents scénarios et fournir un contrôle sur les stratégies internes. Grâce à nos contributions, nous avons mené des expériences sur différentes architectures, démontrant des accélérations significatives pour les GPU (jusqu'à 12,53x avec MindTrick par rapport à isl-scheduler), les NPU Ascend (accélération moyenne géométrique de 7,66x avec PolyTOPS par rapport à isl-scheduler), et les CPU (accélération moyenne géométrique de 1,82x sur le benchmark PolyBench avec PolyTOPS par rapport à Pluto scheduler)
Faisabilité technique et économique d'un mix décarboné - étude de la flexibilité en énergie annuelle et pluriannuelle
No full textThe development of variable renewable energy (VRE) sources in power systems, along with decarbonization constraints, is resulting in fundamental changes in how security of supply is managed. Indeed, this production is characterized by its variability and uncertainties across multiple time scales, from daily to multi-year. As a result, uncertainty increases compared to a conventional power system, and VRE variability introduces periods of energy deficit that need to be compensated (for example during winter night without wind production and high demand). Therefore, energy flexibility sources, i.e., those that guarantee the availability of energy to ensure security of supply must be properly sized. To achieve this, deficit events must be anticipated, and investment decisions made accordingly. Among the sources of energy flexibility, long-term storage is viewed as an ideal asset due to its ability to transfer energy from surplus to deficit periods. This storage is modeled here as a power-to-gas-to-power system.In this work, the impact of annual and multiannual variability in renewable energy production on the need for energy flexibility is examined. Indeed, this variability results in a fluctuating VRE production from one year to the other but also over several consecutive years. Although multiannual variability is a consequence identified in the literature, its effect on the succession of deficit periods, the sizing of flexibility sources, supply security robustness, and its economic implications have received limited attention.Three main issues arise from this analysis. First, the need for energy flexibility must be assessed. We show that an indicator measuring the maximum cumulative energy deficit is suitable for determining the size of long-term flexibility. Across several evaluated European countries and on an annual scale, its maximum value is equivalent to 10-15% of the annual demand over a particularly low production and high demand of 3 consecutive months. However, on a multi-annual scale, this deficit rises to 30-40% of annual demand over consecutive years, underscoring the importance of studying systems with high renewable penetration over these timescales.Next, appropriate methodologies must be developed for sizing energy flexibility sources, especially long-term storage. By analyzing the various implications of the VRE variability and of the technical characteristics of long-term storage, we discuss the main aspects to consider when studying power systems with a high VRE penetration. Subsequently we show that the sizing requirement for long-term storage is substantial, but complementary flexibility sources can reduce it, highlighting the role of oversizing and curtailing VRE production. We also show that due to the multi-year uncertainty, it is necessary to constrain storage to an annualized cycle, which leads to about 20% of VRE oversizing.Finally, this substantial sizing impact the system's overall cost, the average cost of long-term flexibility, and the cost of capital. Their evaluation allows us to discuss the conditions for the successful deployment of a power system with very high renewable penetration, as well as the feasibility of different security of supply strategies. The cost of energy and power flexibility is shown to be twice the renewable generation costs, regardless of the mix of flexibility sources considered. Moreover, the challenges of investing in large-scale, long-term storage to guarantee the security of supply—due to its low solicitation and the cannibalization effect of transfer services—are highlighted. As a result, we emphasize that securing such system architectures highlights the need to reflect on the remuneration mechanisms to cover the investments they entail.Le développement de sources d'énergie renouvelables variables (ENRv) dans les systèmes électriques, ainsi que les contraintes de décarbonation, entraînent des changements fondamentaux dans la gestion de la sécurité de l'approvisionnement. En effet, cette production est caractérisée par une variabilité et des incertitudes à différentes échelles de temps, du quotidien au pluriannuel. En conséquence, l'incertitude augmente par rapport à un système électrique conventionnel et la variabilité ENR introduit des périodes de déficit énergétique qui doivent être compensées (par exemple des nuits hivernales sans vent - où le solaire ne produit pas et où la demande est élevée). Des sources de flexibilité en énergie, c'est-à-dire qui garantissent sa disponibilité pour assurer la sécurité de l'approvisionnement, doivent être correctement dimensionnées. Parmi celles-ci, le stockage à long terme (une boucle power-to-gas-to-power) apparait comme un actif de choix compte tenu de sa capacité à transférer l'énergie des périodes de surplus aux périodes de déficit.Cette thèse examine l'impact de la variabilité annuelle et pluriannuelle de la production d'ENRv sur le besoin de flexibilité en énergie. Bien que cette variabilité soit un phénomène identifié dans la littérature, son effet sur la succession des périodes de déficit, le dimensionnement des sources de flexibilité en énergie, la robustesse de la sécurité d'approvisionnement et ses implications économiques n'ont reçu qu'une attention limitée.Trois problématiques en découlent. Tout d'abord, il s'agit d'identifier le besoin de flexibilité en énergie. Nous montrons qu'un indicateur de déficit maximal d'énergie cumulatif s'avère adapté à la mesure du dimensionnement de la flexibilité de long terme. Dans les zones électriques considérées, nous trouvons que le déficit maximal équivaut à l'échelle annuelle à 10 à 15% de la demande annuelle. Néanmoins, à l'échelle pluriannuelle ce déficit se creuse pour atteindre des volumes équivalents à 30 à 40% de la demande annuelle, soulignant la nécessité d'étudier les systèmes à forte pénétration renouvelable sur ces périodes.Ensuite, des méthodologies de dimensionnement appropriées doivent être développées. En analysant les différentes implications de la variabilité des ENRv et les caractéristiques techniques du stockage à long terme, nous discutons des principaux aspects à prendre en compte. Nous montrons ensuite que le dimensionnement pour le stockage à long terme est substantiel, mais que des sources de flexibilité complémentaires peuvent le réduire, par exemple l'écrêtement de la production d'ENRv dans un parc surdimensionné. Nous montrons également qu'en raison de l'incertitude pluriannuelle, il est nécessaire de limiter le stockage à un cycle annualisé.Enfin, ces dimensionnements et les dynamiques en résultants entraînent des conséquences économiques sur le coût global du système, le coût moyen de la flexibilité à long terme et le coût du capital. Leur évaluation nous permet de discuter des conditions de réussite du déploiement d'un tel système électrique ainsi que de la pertinence de différentes stratégies de sécurité d'approvisionnement. Nous montrons que le coût des flexibilités en énergie représente un coût du même ordre de grandeur que la production renouvelable quel que soit le bouquet de sources envisagées. Nous exacerbons les difficultés d'investir dans un stockage longue durée assurant la sécurité d'approvisionnement du fait d'une sollicitation faible et d'un dimensionnement important, du fait d'un effet de cannibalisation des services de transfert. En conséquence, nous soulignons que la sécurisation de telles architectures de système fait ressortir la nécessité d'une réflexion sur les mécanismes de rémunération pour couvrir les investissements qu'elles impliquent
Apprentissage non supervisé de représentations compactes de mots et de séquences compactes d'images
No full textNowadays, large language models using attention mechanism are in extensive development. It leads to always bigger models with a higher computational requirement. Indeed, the computational cost of such architectures is quadratic with respect to the sequence size in input. However, the former methods for text representations required less resources and obtained more than acceptable results on several tasks. For example, it consists in using recurrent neural network in addition to word2vec in order to perform sentence retrieval. First it requires less resources, and second these methods can be trained more easily and with smaller datasets than large language models. This can be an advantage in specific fields where words do not necessarily have the same meaning as in the daily life -- as in the military domain -- and where data are limited. But even if old word representations methods have advantages, they have also several drawbacks due to their design. As example, these methods often optimize a decoder during the training step whereas it is unused after. Moreover, some of these methods cannot represent words outside of fixed-size dictionary. Unfortunately, this dictionary does not contain words which occur rarely in the training set whereas they could have important meaning. As a first contribution, we propose a word representation method which solved these drawbacks. Convolutional networks are under-explored in text representations learning but we demonstrate that including second order operations to capture co-occurrences between characters allows these networks to equal counterparts with the ability to encode any words since it relies on characters -- which number is quite inferior to the number of words. Moreover, we demonstrate that the learning of a decoder can be avoided by using a metric learning objective function.Another field where attention mechanism is widely used is cross-modal comparison, for example text/image comparison. Unfortunately, with the new methods, the simple scalar product between a text vector and an image vector aligned in a latent space is replaced by a non-linear operation. More precisely, a text sequence and an image sequence are concatenated together leading to a huge sequence which is passed through a network with a quadratic cost with respect to the sequence size. The similarity results are therefore improved, but at the cost of increased computing costs. Moreover, text and image representations cannot be computed independently before the linear similarity computation anymore. Instead, similarity for each text/image pair must be computed independently by passing through a non-linear network with quadratic cost. To tackle these problems, we explore the different solutions for computing similarity between sequence for optimizing resource consumption while using the additional information contains in sequence of vectors compared to the information in a single vector.Finally, always with the goal of reducing computational costs we investigate the image sequence contraction. Many computer vision tasks use an image converted into a sequence of patchs with attention-networks. Then, reducing the image sequence leads to a reduction in computational cost. In addition to the sequence contraction, we demonstrate it is possible to develop a deep learned image compression codec thanks to cross-attention. Whereas convolutions are still widely used in this field, our method excluding convolutions is competitive with literature. This means that we can at the same time contract a sequence and store the contracted sequence into a compact bit-stream. Considering the today digital landscape with more and more images and more and more attention mechanisms in computer vision tasks our method open the doors to an image codec which can be used inside computer vision architectures without be fully decompressed and bringing a reduction in computational cost to these architectures.Aujourd'hui, les modèles de langages utilisant le mécanisme d'attention se développent de plus en plus avec des modèles de plus en plus grands et gourmands en ressources. Or, les méthodes anciennes pour représenter du texte, par exemple avec des réseaux de neurones récurrents et des représentations de mots comme word2vec, sont plus économes et obtiennent des résultats satisfaisants sur certaines tâches. En plus de dépenser moins de ressources, elles peuvent être plus rapidement entraînées et avec des ensembles de données plus restreints permettant une adaptation au cas par cas sur du vocabulaire très spécifique à un domaine, par exemple dans le cadre militaire. Mais, ces méthodes ont des inconvénients dus à leur conception : lors de l’entraînement, elles optimisent un décodeur non-usité ensuite, et, pour certaines, ne peuvent représenter que des mots présents dans un dictionnaire de taille finie, omettant les mots peu fréquents alors qu’ils peuvent apporter un sens important. Nous proposons d’abord dans cette thèse une méthode pour apprendre les mots qui résout ces inconvénients. Alors que les réseaux de convolutions sur des caractères ont été peu usités pour apprendre des représentations textuelles, nous montrons que l'inclusion d'opérations de second ordre pour capturer des co-occurrences de caractères leur permet d'atteindre les mêmes performances que les autres méthodes tout en résolvant le problème du dictionnaire. Enfin, nous montrons que l'apprentissage d'un décodeur est inutile si le problème est optimisé avec des approches d’apprentissage de métriques. Un autre domaine où l'utilisation l'attention est très utilisée est la comparaison intermodale, par exemple pour comparer du texte avec une image. Malheureusement, l’introduction des mécanismes d'attention, malgré une amélioration nette des résultats pour le calcul de la similarité, s’accompagne d'un immense coût calculatoire dû aux coûts quadratiques de l’attention vis-à-vis de la séquence d’entrée qui est, dans ces modèles, une concaténation entre une séquence représentant le texte et une longue séquence de patchs représentant l’image. D’une part l’attention, quadratique, crée un surcoût, mais de surcroît, les représentations de textes et d'images ne peuvent plus être calculées indépendamment avant de calculer une similarité linéaire. Chaque pair texte/image doit être calculée en passant dans le réseau au coût quadratique, ce qui est non-négligeable. Nous explorons ainsi des pistes pour calculer des scores de similarités directement entre deux séquences afin de bénéficier de la plus-value d'information contenue dans une séquence comparée à celle contenue dans un unique vecteur, toujours dans un objectif d'optimisation des ressources. Enfin, dans la continuité, nous nous intéressons à la contraction d’une longue séquence de patchs, représentant une image, en une séquence de taille réduite afin de réduire le coût des tâches de vision par ordinateur utilisant l'attention. En plus de pouvoir contracter les séquences de patchs, nous montrons qu'il est possible de développer un codec de compression d'image compétitif à l'aide du mécanisme d'attention croisée et ce sans utiliser de convolutions, pourtant encore très présentes dans le domaine de l’apprentissage profond pour la compression d'image. Notre méthode permet donc non seulement de contracter une séquence construite à partir d'une image, mais également de stocker cette séquence contractée sous une forme binaire compacte. Cela est d'autant plus important si l'on prend en considération le paysage multimédia d'aujourd'hui ou le nombre d'images ne cessent de croître tout comme leurs utilisations au sein de réseaux de type transformer au coût quadratique vis-à-vis de la taille de séquence. Notre méthode ouvre donc la possibilité de ne pas décoder complètement l'image pour l'utiliser dans une tâche de vision par ordinateur utilisant de l’attention tout en réduisant significativement son coût de calcul
Les systèmes agro-pastoraux économes : élevage et agro-écologie en régions de moyenne montagne et de piémont méditerranéen
No full textOn the Limousine Moutain and the Lodévois, two small middle mountain and foothills regions of the Massif central, animal husbandry development focused on increasing physical productivity of human work led to an increased part of fodder and concentrated feeds in the flock diet, and increased the grassland use at the expense of the rangelands. One the basis of flock feeding, those rangelands were mainly abandoned or planted with conifers. Several breeders with limited access to moto-mechanized areas go against this dynamic. Thus, they try to reorganize the alimentation of their flocks around diversified rangeland grazing, which implies a systemic modification of production logics. The technoeconomic analysis of these agropastoral systems indicates a significant reduction of fodder and concentrated feed needs and consequently allows less farm equipments investments and input purchases. Comparing the economic results of agro-pastoral farms and farms that have remained within the dominant agricultural development movement shows that despite the reduction of the production per animal and the flock size per active person, these systems called frugal create more added value and help maintaining or even creating jobs in areas that would have been abandoned otherwise. This frugal agro-pastoral systems seems an alternative to the dominant agricultural development in these two middle mountain and foothills regions. However, the development of these systems on a larger scale is currently restrained by the lack of short-circuit outlets for agro-pastoral products, which are often out of step with standard products. Furthermore, the current subsidies allocation of the Common Agriculturis is less advantageous for agropastoral systems and can also impeach their running.Sur la Montagne limousine et dans le Lodévois, deux petites agricoles respectivement de moyenne montagne humide et de piémont méditerranéen du Massif central, le développement de l'élevage centré sur l'accroissement de la productivité physique du travail a conduit à l'augmentation de la part des fourrages distribués et des aliments concentrés dans l'alimentation des troupeaux et au recentrage du pâturage sur les prairies. Les parcours, qui fournissaient auparavant la base de l'alimentation des troupeaux, ont été progressivement abandonnés, ou ont pu faire l'objet de plantations de résineux. À rebours de ce mouvement dominant, quelques éleveurs ayant un accès limité aux terres moto-mécanisables ont au contraire cherché à replacer au centre de l'alimentation de leurs troupeaux le pâturage des parcours, ce qui implique une modification systémique des logiques de production. L'analyse du fonctionnement technico-économique de ces systèmes agro-pastoraux révèle une importante réduction des besoins en fourrages et aliments concentrés, qui se traduit par des investissements en matériel agricole et des achats d'intrants très limités. Malgré une baisse des niveaux de production par animal et une taille de cheptel élevé par actif inférieur, ces systèmes qualifiés d'économes sont bien plus créateurs de richesses et d'emplois agricoles que ceux restés dans le mouvement de développement agricole dominant, tout en utilisant des terres qui seraient autrement à l'abandon. Si ces systèmes économes semblent pouvoir constituer une alternative au développement agricole dans ces régions, leur diffusion reste limitée par les débouchés pour une production agricole hors des standards de l'aval et par le mode actuel d'attribution des subventions de la Politique Agricole Commune, dont ils bénéficient moins et qui peuvent entraver leur fonctionnement
Comment renforcer la gestion par l'État des transitions agroécologiques ? Analyse et reconception des plans français de réduction des pesticides (2007-2023)
No full textThe aim of this PhD is to generate knowledge and proposals for action to improve the State's management of agroecological transitions. To this end, we analyze the case of pesticide reduction policies in France : the Ecophyto plans. Launched in 2008, they aimed to reduce pesticide use by 50% by 2018, a target later extended to 2025. However, since their implementation, pesticide sales have not decreased in France, raising questions on how to rethink public policies to more efficiently reduce pesticide use. To answer to this question, we use the theory of sociotechnical system transitions, which highlights that reducing the use of chemical pesticides is hindered by lock-in mechanisms. To overcome this lock-in, the literature highlights the need to foster inter-organizational, multi-level and coordinated collective action dynamics. Therefore, we asked ourselves how to strengthen the State's management of collective action for pesticide reduction.Our analysis is structured in three parts. First, we examined Ecophyto policy processes at the national level, and identified several skills and resources lacking within the State administration to improve those processes. We then studied the implementation of three policy instruments designed to support the emergence of collective management of pesticide reduction, and proposed several ways to improve them. Based on these results, we sought to rethink public policies for pesticide reduction, using an innovative design approach. Through multi-stakeholder workshops, we co-designed three scenarios for transforming public policies to reduce pesticides, demonstrating the relevance of an innovative design approach for transition policy processes. Finally, we discuss the need for large-scale organizational change, both within the administration and agri-food organizations, to strengthen the State's management of pesticide reduction.La thèse vise à produire des connaissances et des pistes d'actions pour améliorer la gestion par l'État des transitions agroécologiques. Pour cela nous analysons le cas des politiques publiques de réduction des pesticides en France : les plans Ecophyto. Lancés en 2008, ces plans visaient une réduction d'usage de 50% en 2018, échéance ensuite reculée à 2025. Cependant, depuis, la vente de produits phytosanitaires n'a pas diminué en France, soulevant des questions sur les manières de repenser les politiques publiques pour agir plus efficacement sur l'usage des pesticides. Pour y répondre, cette thèse s'ancre dans la théorie des transitions des systèmes sociotechniques, qui souligne que la réduction de l'usage des pesticides chimiques est freinée par des phénomènes de verrouillage. Pour dépasser le verrouillage, la littérature montre l'importance d'impulser des dynamiques d'action collective inter- organisationnelle, multi-niveaux et coordonnées. Nous nous sommes donc demandée comment renforcer la gestion par l'État de l'action collective pour la réduction de l'usage des pesticides. Nous avons structuré l'analyse en trois parties. Nous avons tout d'abord analysé les processus d'élaboration collective des plans Ecophyto au niveau national et ainsi identifié plusieurs compétences et ressources manquantes à l'administration d'État pour améliorer ces processus. Puis, nous avons étudié la mise en oeuvre de trois instruments visant à soutenir l'émergence d'une gestion collective de la réduction des pesticides et proposé plusieurs pistes pour les renforcer. Sur la base de ces résultats, nous avons cherché à repenser les politiques publiques de réduction des pesticides en mobilisant une démarche de conception innovante. Nous avons alors co-conçu, à travers des ateliers multi- acteurs, trois scénarios de transformation des politiques publiques pour la réduction des pesticides. Cela nous a permis de montrer la pertinence d'une démarche de conception innovante pour traiter de tels sujets. Pour finir, nous discutons du besoin d'un changement organisationnel de grande ampleur, à la fois au sein de l'administration et au sein des organisations agri- alimentaires, pour renforcer la gestion par l'État de la réduction des pesticides
Extension d'un modèle de recristallisation dynamique discontinue à champ moyen vers les hautes vitesses de déformation sur un acier 316L
No full textIn order to obtain components with a specific geometry as dictated by the specifications, metallic alloys undergo various shaping stages. These successive stages typically involve mechanical deformations and heat treatments, significantly impacting the microstructure and contributing greatly to the mechanical properties of the finished product. It is of industrial interest to control these microstructural evolutions resulting from various phenomena such as grain growth, dynamic recrystallization, or post-dynamic recrystallization. To address this need, predictive models of microstructural evolution based on the physics of the involved phenomena have been developed. Two major families of microstructural evolution models exist in the literature: full-field models, where the microstructure is explicitly represented with intrinsic consideration of topology, and mean-field models, where the microstructure is implicitly represented. In the literature, these models may vary in the description of microstructures. Among these models, Maire et al. model proposes a hybrid approach, combining a topological approach in creating a specific neighborhood for each grain class with a statistical description of the microstructure based on a distribution of grain classes. This model has been proposed and validated for a limited range of deformation velocities (0,01 - 0,1 s-1). However, the deformation velocities commonly used in industrial processes often exceed these values.ewlineIn this context, the objectives of this thesis were to improve and validate this model for each of the mentioned phenomena and to propose a model valid over an extended range of deformation velocities from 0,01 s-1 to 500 s-1 for an austenitic stainless steel 316L. Experimental tests involving heat treatments and hot compressions were conducted. The microstructure resulting from these interrupted tests was analyzed using data obtained by SEM/EBSD. For each microstructural phenomenon present, the model was compared to experimental data as well as models from the literature. The limitations of the existing model formulation were identified, and modifications and additions were proposed. A new method associated with the description of nucleation was implemented and validated on different thermomechanical paths. This new method keeps the hybrid approach of topological neighborhood/statistical representation of the microstructure but enhances the description of dynamic recrystallization by considering the appearance of distributions of recrystallized grains in the microstructure. This model extension allows for better consideration of the experimentally observed dispersion in grain size distributions.Afin d'obtenir des pièces d'une géométrie spécifique, les alliages métalliques subissent diverses étapes de mise en forme. Ces étapes successives, composées classiquement de déformations mécaniques et de traitements thermiques, ont un impact significatif sur la microstructure et contribuent grandement aux propriétés mécaniques du produit fini. Il est donc d'intérêt industriel de maîtriser ces évolutions microstructurales résultant de différents phénomènes tels que la croissance des grains, la recristallisation dynamique ou la recristallisation post-dynamique.Pour répondre à ce besoin, des modèles de prédiction des évolutions de ces microstructures, basés sur la physique des phénomènes impliqués, ont été développés. Deux grandes familles de modèles d'évolution microstructurale existent dans la littérature : les modèles à champ-complet, où la microstructure est explicitement représentée avec une prise en compte intrinsèque de la topologie, et les modèles à champ-moyen, où la microstructure est représentée de manière implicite. Parmi ces modèles, celui de Maire et al. propose une approche hybride associant une approche topologique utilisée dans la création d'un voisinage spécifique pour chaque classe de grains à une description statistique de la microstructure reposant sur une distribution de classe de grains. Ce modèle a été proposé et validé pour une plage restreinte de vitesses de déformation (0,01 - 0,1 s-1). Cependant, les vitesses de déformation usuellement rencontrées dans les procédés industriels dépassent souvent très largement ces valeurs.Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse ont été d'améliorer et de valider ce modèle pour chacun des phénomènes métallurgiques cités, et de proposer un modèle valide sur une plage de vitesses de déformation étendue de 0,01 s-1 à 500 s-1 pour un acier inoxydable austénitique 316L. Pour ce faire, des essais expérimentaux interrompus de traitements thermiques et de compressions à chaud ont été réalisés. Les microstructures obtenues ont été analysées grâce à des données obtenues par MEB/EBSD. Pour chacun des phénomènes microstructuraux en présence, le modèle a été comparé aux données expérimentales ainsi qu'à des modèles de la littérature. Les limites de la formulation du modèle pré-existant ont été identifiées, puis des modifications et ajouts ont été proposés. Une nouvelle méthode associée à la description de la germination a été implémentée puis validée sur différents chemins thermomécaniques. Cette nouvelle méthode conserve l'approche hybride voisinage topologique / représentation statistique de la microstructure mais enrichit la description de la recristallisation dynamique en considérant l'apparition de distributions de grains recristallisés dans la microstructure. Cette extension du modèle permet de mieux prendre en compte la dispersion observée expérimentalement sur les distributions de tailles de grains