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Serverless architectures for scalable peer-to-peer machine learning training
Get PDFServerless computing has revolutionized cloud-computing paradigms by allowing developers to focus on application functionality without managing the underlying infrastructure. It achieves this through automatic resource allocation and a pay-as-you-go pricing model, which optimizes costs and enhances scalability. However, the application of serverless architectures to machine learning (ML) training introduces significant challenges due to the stateless and ephemeral nature of serverless functions, which complicates tasks requiring persistent state and extensive communication. Different ML training architectures, such as centralized and distributed systems, present unique challenges in a serverless environment. Centralized training, which relies on a single powerful machine or cluster, introduces a single point of failure, making it vulnerable to disruptions and reducing reliability. Distributed training systems, including peer-to-peer networks, require significant coordination and data transfer between nodes, which is challenging to manage with serverless functions due to the need for continuous state synchronization and the overhead of communication. Despite these challenges, the dynamic resource allocation, scalability, and cost benefits of serverless computing present significant opportunities for optimizing ML training. These benefits are particularly valuable in application domains such as real-time data processing, IoT, and edge computing, where demand can be highly variable and unpredictable. This dissertation investigates the hypothesis that serverless computing can significantly enhance ML training efficiency through advanced techniques that address these inherent challenges. The research is structured around four sub-hypotheses: (1) Serverless functions can accelerate parallel gradient computation during ML training, although they introduce challenges related to state management, synchronization, and communication overhead; (2) In-database ML operations, such as gradient aggregation and model updates, can effectively reduce communication overhead in serverless distributed training environments by minimizing data transfer, with tools like RedisAI adapted for these operations; (3) Implementing key mechanisms for fault tolerance and secure communication protocols improves the reliability and security of serverless ML training; and (4) The proposed SPIRT architecture, a fully serverless training workflow, offers superior training speed, performance, and fault tolerance compared to existing serverless ML training frameworks. To explore these hypotheses, a comprehensive review of over 150 studies was conducted to understand the integration of serverless computing within ML pipelines, starting from data preprocessing and model training to deployment and inference. The findings reveal an increasing adoption of serverless functions for various ML tasks, particularly in the training phase. Additionally, serverless architectures offer the ability to scale resources which making it well-suited for parallel gradient computations, significantly accelerating the ML training process. However, the stateless nature of serverless computing necessitates advanced techniques for efficient resource management, state synchronization, and fault tolerance. Addressing communication overhead, this research proposes in-database operations to minimize data transfer latencies. Due to the stateless nature of serverless functions, relying on a database is a necessity. By performing gradient averaging and model updates within the database, specifically through our modifications to RedisAI to use stored gradients, we significantly improve training efficiency. Furthermore, several key mechanisms were implemented to ensure fault tolerance and secure communication protocols in serverless ML training. Firstly, secure communication between workers was ensured, particularly when adding new workers to the training network, using encryption protocols to protect data integrity and confidentiality. A heartbeat mechanism was employed to monitor the status of each worker, allowing for prompt detection and response to any failures. To address fault tolerance, a mechanism was developed to handle worker failures; if a worker goes down, its assigned dataset is redistributed among the remaining workers, ensuring continuous training over all dataset. Additionally, to protect against Byzantine attacks, a method to exclude gradient outliers was incorporated. These implementations collectively enhance the reliability and security of the serverless ML training process. The SPIRT architecture, inspired by peer-to-peer mechanisms, was designed to optimize serverless ML training by orchestrating training tasks across multiple serverless functions and peers. We proposed two dimensions of scalability: increasing the number of serverless functions to compute gradients within a peer and adding more peers. This architecture avoids single points of failure and optimizes resource utilization, ensuring scalability and resilience. Comparative evaluations with state-of-the-art frameworks demonstrate that SPIRT achieves superior training time efficiency, cost-effectiveness, and fault tolerance. In conclusion, this research advances the field of serverless computing for machine learning by addressing critical challenges and proposing innovative solutions. The findings highlight the potential of serverless architectures to optimize ML training processes, providing practical frameworks for real-world applications and setting the stage for future advancements in serverless ML training.
L’informatique sans serveur a révolutionné les paradigmes de l’informatique en nuage en permettant aux développeurs de se concentrer sur la fonctionnalité des applications sans avoir à gérer l’infrastructure sous-jacente. Elle y parvient grâce à l’allocation automatique des ressources et à un modèle de tarification à l’utilisation, qui optimise les coûts et améliore la scalabilité. Cependant, l’application des architectures sans serveur à l’apprentissage automatique (ML) pose des défis importants en raison de la nature sans état et éphémère des fonctions sans serveur, ce qui complique les tâches nécessitant un état persistant et une communication intensive. Différentes architectures de formation ML, telles que les systèmes centralisés et distribués, présentent des défis uniques dans un environnement sans serveur. La formation centralisée, qui repose sur une machine puissante ou un cluster unique, introduit un point de défaillance unique, la rendant vulnérable aux perturbations et réduisant la fiabilité. Les systèmes de formation distribués, y compris les réseaux peer-to-peer, nécessitent une coordination et un transfert de données importants entre les noeuds, ce qui est difficile à gérer avec des fonctions sans serveur en raison de la nécessité d’une synchronisation continue de l’état et de la surcharge de communication. Malgré ces défis, l’allocation dynamique des ressources, la scalabilité et les avantages en termes de coûts de l’informatique sans serveur offrent des opportunités significatives pour optimiser la formation ML. Ces avantages sont particulièrement précieux dans les domaines d’application tels que le traitement des données en temps réel, l’IoT et l’informatique de périphérie, où la demande peut être très variable et imprévisible. Cette thèse examine l’hypothèse selon laquelle l’informatique sans serveur peut améliorer de manière significative l’efficacité de la formation ML grâce à des techniques avancées qui répondent à ces défis inhérents. La recherche est structurée autour de quatre sous-hypothèses : (1) Les fonctions sans serveur peuvent accélérer le calcul parallèle des gradients pendant la formation ML, bien qu’elles introduisent des défis liés à la gestion de l’état, à la synchronisation et à la surcharge de communication ; (2) Les opérations ML en base de données, telles que l’agrégation des gradients et la mise à jour du modèle, peuvent réduire efficacement la surcharge de communication dans les environnements de formation distribués sans serveur en minimisant les transferts de données, avec des outils comme RedisAI adaptés à ces opérations ; (3) La mise en oeuvre de mécanismes clés pour la tolérance aux pannes et les protocoles de communication sécurisés améliore la fiabilité et la sécurité de la formation ML sans serveur ; et (4) L’architecture SPIRT proposée, un flux de travail de formation entièrement sans serveur, offre une vitesse de formation, des performances et une tolérance aux pannes supérieures par rapport aux cadres de formation ML sans serveur existants. Pour explorer ces hypothèses, une revue complète de plus de 150 études a été réalisée pour comprendre l’intégration de l’informatique sans serveur dans les pipelines ML, allant du prétraitement des données et la formation du modèle à son déploiement et son inférence. Les résultats révèlent une adoption croissante des fonctions sans serveur pour diverses tâches ML, particulièrement dans la phase de formation. De plus, la capacité des architectures sans serveur à évoluer dynamiquement s’est révélée particulièrement adaptée aux calculs parallèles des gradients, accélérant significativement le processus de formation ML. Cependant, la nature sans état de l’informatique sans serveur nécessite des techniques avancées pour une gestion efficace des ressources, une synchronisation de l’état et une tolérance aux pannes. Pour aborder la surcharge de communication, cette recherche propose des opérations en base de données pour minimiser les latences de transfert de données. En raison de la nature sans état des fonctions sans serveur, il est nécessaire de s’appuyer sur une base de données. En effectuant la moyenne des gradients et les mises à jour du modèle dans la base de données, spécifiquement grâce à nos modifications de RedisAI pour utiliser les gradients stockés, nous améliorons significativement l’efficacité de la formation. En outre, plusieurs mécanismes clés ont été mis en oeuvre pour assurer la tolérance aux pannes et les protocoles de communication sécurisés dans la formation ML sans serveur. Tout d’abord, la communication sécurisée entre les travailleurs a été assurée, en particulier lors de l’ajout de nouveaux travailleurs au réseau de formation, en utilisant des protocoles de cryptage pour protéger l’intégrité et la confidentialité des données. Un mécanisme de battement de cœur a été employé pour surveiller le statut de chaque travailleur, permettant une détection et une réponse rapides à toute défaillance. Pour répondre à la tolérance aux pannes, un mécanisme a été développé pour gérer les défaillances des travailleurs ; si un travailleur tombe en panne, son jeu de données assigné est redistribué parmi les travailleurs restants, garantissant une formation continue sur l’ensemble du jeu de données. De plus, pour se protéger contre les attaques byzantines, une méthode pour exclure les outliers des gradients a été incorporée. Ces mises en oeuvre améliorent collectivement la fiabilité et la sécurité du processus de formation ML sans serveur. L’architecture SPIRT, inspirée des mécanismes peer-to-peer, a été conçue pour optimiser la formation ML sans serveur en orchestrant les tâches de formation entre plusieurs fonctions sans serveur et pairs. Nous avons proposé deux dimensions de scalabilité : augmenter le nombre de fonctions sans serveur pour calculer les gradients au sein d’un pair et ajouter plus de pairs. Cette architecture évite les points de défaillance uniques et optimise l’utilisation des ressources, garantissant scalabilité et résilience. Des évaluations comparatives avec des cadres de pointe démontrent que SPIRT atteint une efficacité de temps de formation, un rapport coût-efficacité et une tolérance aux pannes supérieurs. En conclusion, cette recherche fait progresser le domaine de l’informatique sans serveur pour l’apprentissage automatique en abordant des défis critiques et en proposant des solutions innovantes. Les résultats mettent en évidence le potentiel des architectures sans serveur pour optimiser les processus de formation ML, fournissant des cadres pratiques pour des applications réelles et préparant le terrain pour de futures avancées dans la formation ML sans serveur
Le sens de l’engagement citoyen des élèves de 5e secondaire en rapport aux cours d’histoire
Get PDFL’histoire est intrinsèquement liée à l’apprentissage de la citoyenneté. C’est dans les cours d’histoire que les élèves sont sensibilisés aux enjeux de leur communauté. L’étude de l’histoire amène aussi à prendre conscience de l’appartenance aux collectivités, à comprendre l’impact de certains choix ainsi que des actions de l’individu sur cette collectivité tout en développant un esprit critique et tolérant. C’est ainsi qu’un élève peut être amené à comprendre l’importance de sa participation à la citoyenneté et peut s’engager dans sa citoyenneté. Toutefois, dans un contexte marqué par une apolitisation croissante de la société québécoise, la diffusion rapide de la désinformation et l’émergence de discours plus radicaux et intolérants sur Internet, ils nous semblent bénéfiques de se demander si les élèves ressortent vraiment engagés dans leur citoyenneté grâce aux cours d’histoire. L’objectif de cette recherche est donc de comprendre le sens de l’engagement citoyen des élèves de cinquième secondaire en lien avec leurs cours d’histoire obligatoires. Grâce à une étude qualitative menée auprès de 20 élèves de 5e secondaire des régions du Saguenay et de Québec, nous avons entrepris de comprendre leur engagement citoyen par le biais d’un entretien, mais aussi d’une activité de débat. Nous brossons un portrait de l’engagement citoyen des élèves québécois et de leur rapport aux cours d’histoire. Il est intéressant de constater qu’il y a parfois un décalage entre les idéaux que les élèves véhiculent en entretiens et ceux qu’ils favorisent lors de la prise de décision dans un débat.
History is intrinsically linked to the learning of citizenship. It is in history classes that students become aware of the issues facing their community. The study of history also leads to an awareness of belonging to a community, understanding the impact of choices and actions on this community, and developing a critical and tolerant mindset. This way, a student can understand the importance of their participation in citizenship and engage in their civic duties. However, in a context marked by increasing apoliticism in Quebec society, the rapid spread of misinformation, and the emergence of more radical and intolerant discourse on the Internet, it seems beneficial to question whether students truly emerge engaged in their citizenship thanks to history classes. The objective of this research is to understand the meaning of civic engagement among fifth-year secondary students in relation to their mandatory history courses. Through a qualitative study conducted with 20 fifth-year secondary students from the Saguenay and Quebec regions, we aimed to understand their civic engagement through interviews and a debate activity. We paint a portrait of the civic engagement of Quebec students and their relationship to history classes. It is interesting to note that there is sometimes a gap between the ideals students express in interviews and those they favor when making decisions in a debate
Matching the elemental fingerprints of fish otoliths with water masses of the St. Lawrence River and its tributaries, Canada
Get PDFThe physicochemical heterogeneity of large river ecosystems generates a mosaic of habitats that support diverse fish communities. Understanding the connectivity between habitats and exploited fish populations is necessary for the sustainable management of fisheries. This study evaluates the spatial concordance between elemental fingerprints of fish otoliths and surface waters in the St. Lawrence River (Canada) and its tributaries. We sampled 16 tributaries and various freshwater habitats of the St. Lawrence River and collected 136 water samples and 930 fish, representing 21 species. We observed a high spatial variability of trace element composition in the water and fish otolith samples. Reclassification using Sr and Ba concentrations of the collected water and otoliths was sufficiently accurate to correctly assign most fish to their capture region. We also observed significant variation in the elemental deposition relationships for Sr and Ba among fish families. The development of this elemental fingerprint reference database is fundamental for understanding the structure of exploited fish populations, validating the connectivity among habitats, and reconstructing habitat use by invasive fish species
Effects of business to business e-commerce platform-governance mechanisms on seller firms’ performance
No full textThe Chinese government's quinquennial “Internet Plus” plan encompasses big data, cloud computing, and the Internet of Things for a broad range of industries. While the electronic commerce platforms that had segmented the business-to-business (B2B) market jumped at the opportunity to facilitate user firms’ performance, this coerced digitalization also provided sellers with a firm basis for becoming solely profit-seeking and engaging in unethical behavior. Seller firms’ core position is that a B2B e-commerce platform must supervise and manage seller firms to improve their performance. Drawing on symbiosis theory, this study proposes that platform-governance mechanisms (monitoring and community-building) enhance seller firms’ sense of belonging, thus improving relationship satisfaction and increasing seller firms’ performance. This study designs effective governance mechanisms for the B2B e-commerce platform according to its new roles. In addition to its economic role, the B2B e-commerce platform should assume “coordinator” and “supervisor” roles
Le rapprochement entre la Russie et l’Afrique dans le contexte de la transformation du système international
Get PDFCe document de recherche examine l'évolution des relations entre la Russie et l'Afrique dans le contexte de la transformation en cours du système international. L'interprétation de la politique étrangère russe s'est généralement appuyée sur l'idéologie, les préoccupations sécuritaires ou les intérêts géostratégiques. Cependant, Roche propose une approche plus globale, qui considère
la politique étrangère russe comme le reflet de la politique intérieure et du système international, façonné par l'accumulation du capital mondial.
Après la dissolution de l'Union soviétique et la mise en œuvre de réformes économiques néolibérales, la Russie a connu une période de marginalisation et de déclin de son influence mondiale, accompagnée d'un changement dans son engagement diplomatique avec l'Afrique. Cette période a été marquée par une réorientation vers le libéralisme économique et un déclin concomitant des relations avec le continent africain. Toutefois, à partir des années 2000, on a
assisté à un regain d'intérêt
Processus de création scénaristique inspiré de l’insolite et de l’incompréhensible chez le cinéaste-écrivain Jean Rollin
Get PDFNotre thèse de doctorat, intitulée Processus de création scénaristique inspiré de l’insolite et de l’incompréhensible chez le cinéaste-écrivain Jean Rollin, vise à analyser, au volet recherche, le processus créatif de Rollin ainsi que ses oeuvres afin d’en dégager les spécificités. À partir d’une étude intermédiale des influences qui composent l’écriture du cinéaste-écrivain, nous en dégageons des pistes pour cerner une poïétique dont les effets dramaturgiques nous permettent de mettre de l’avant deux concepts phares : l’insolite et l’incompréhensible. Par cette approche, nous questionnons non seulement le statut du scénario à titre d’objet, mais aussi le processus derrière sa création. Notre projet ne constitue pas une étude exhaustive du scénario au cinéma, mais bien une exploration singulière d’un processus scénaristique spécifique qui appelle à sortir du cadre de la définition classique du scénario à titre d’objet. Le volet recherche de notre projet vérifie donc comment l’oeuvre de Rollin, souvent décrite comme hybride et singulière par la littérature, offre une possibilité méthodologique dont l’originalité peut participer non seulement à l’avancée de la recherche-création en cinéma, mais aussi à la stimulation de notre propre processus créatif à titre de scénariste. Delà se profile le deuxième champ de notre thèse, soit la mise en place d’une recherche-création « in vivo1 ». En élaborant sous l’influence de Rollin, il ne s’agit pas de « faire du Rollin », mais bien, à travers une actualisation de sa poïétique, de motiver notre propre écriture du scénario. Ce n’est pas le résultat que nous observerons, mais la manière dont les notions d’insolite et d’incompréhensible inspirées du cinéaste opèrent un processus à la fois transformateur, émancipateur et régénérateur de notre propre pratique scénaristique. D’entrée de jeu, nous élaborons notre double problématique, d’une part au regard de l’écriture scénaristique et de la mise en scène de Rollin, et d’autre part concernant nos stratégies de recherche-création. Nous mettons ainsi en lumière les axes ayant servi à explorer certaines oeuvres du corpus de Jean Rollin, toujours au regard des deux notions-clés de notre thèse. En plus de voir à quel point ces axes contribuent à la construction de l’oeuvre, nous examinons comment ils vont à l’encontre du « code moyen2 » lié au cinéma narratif traditionnel, qui cherche à raconter des histoires de la façon la plus efficace possible3. Par cette démarche singulière, le cinéaste-écrivain offre des œuvres anticonformistes visant d’abord et avant tout une réponse émotive de la part du lecteur-spectateur. C’est ainsi que l’insolite se manifeste à divers égards chez Rollin, agissant comme tremplin vers l’inconnu, vers un renouveau qui surprend, qui implique un choc et suscite des sentiments complexes4, voire une réception complexe, dont l’incompréhension en serait l’une des manifestations. À ce titre, nous entendons l’incompréhensible comme une ouverture de sens, voire une volonté de ne pas finir de comprendre; cela nous amène à examiner les récits ouverts et en faisance de Rollin sous un autre angle, soit celui de la poésie. Cette analyse est bien entendu teintée des thèmes-clés qui caractérisent l’univers dramaturgique du cinéaste-écrivain, soit l’enfance, la poésie, la liberté, l’érotisme et la mémoire. De plus, à l’instar de Georges Bataille, l’une des influences majeures de Rollin, nous voyons comment la construction de l’oeuvre est basée sur l’association et l’ouverture. Dans la mesure où Jean Rollin est un artiste chez qui les influences intermédiales sont nombreuses, la notion de dialogue permet d’articuler les multiples images, souvenirs et motifs impliqués dans sa construction dramaturgique. La notion de dialogue occupe d’ailleurs une place prépondérante dans notre thèse puisqu’elle constitue, autant pour Rollin que pour nous, une stratégie intermédiale favorisant l’articulation des motifs issus de diverses filiations dans le but de faire émerger de nouvelles formes et de nouveaux sens. De fait, nous nous sommes basé sur ce principe afin de nourrir, d’une part, le dialogue artistique que nous avons désiré mettre en place avec le cinéaste-écrivain, et d’autre part, notre propre démarche de création, dont le chapitre 5 rend compte à titre de récit de création. Dans le cadre de cette étape cruciale, nous mettons en pratique la fonction instaurative de la recherche-création pour valoriser la pertinence rollinienne au sein de notre processus de création, soit cet « oeuvrement » dont le but est de régénérer notre inspiration. Au final, nous souhaitons que notre recherche puisse inspirer de nouvelles pratiques scénaristiques au sein du monde académique, plus spécifiquement dans le cadre de la recherche universitaire
L’émergence d’un nouveau narratif de la transition socio-écologique, au Saguenay–Lac-Saint-Jean, à travers le discours d’acteurs
Get PDFCette recherche portait sur l’éventualité de l’émergence d’un nouveau narratif de la transition socio-écologique (TSE) au Saguenay–Lac-Saint-Jean (SLSJ) à travers le discours d’acteurs. Nous avons d’abord contextualisé cette recherche dans les échelles de temps et d’espaces, traitant des visions de développement ainsi que des représentations que les individus et sociétés se font d’eux-mêmes. Nous avons pu réviser ce qu’implique les notions de transition et constaté la coexistence de phénomènes au SLSJ : le changement social, la transition socio-écologique, l’activisme, le régionalisme et la mondialisation, etc. Afin d’atteindre les objectifs de notre recherche, nous avons observé des éléments de changement social à travers des entretiens semi-dirigés auprès de 12 acteurs régionaux impliqués dans la transition socio-écologique, avec l’approche de récits de vie et de pratiques. Il s’agit donc d’une recherche qualitative, de nature exploratoire et phénoménologique. Les participants ont souvent questionné leur environnement social, ces structures auxquelles ils étaient confrontés. Ils ont aussi parlé de leur engagement qui s’est concrétisé dans des gestes et initiatives. Celles-ci peuvent représenter un événement qui peut aller jusqu’à marquer la mémoire dans la culture régionale. Les participants ont fait part de leurs élans, de leurs contributions, de prises de conscience d’apports dans l’organisme, la communauté, l’environnement socio-culturel. Ils ont également livré des témoignages sur ce qui les a rejoints pour créer ou co-créer une initiative. Parmi les éléments déclencheurs de leur implication, on note la recherche de sens, la considération pour le paysage, le cadre de vie, la qualité de vie, l’écotourisme, la responsabilité sociale des entreprises (RSE), la participation citoyenne qui amène ici la gouvernance démocratique. Ce sont des marqueurs positifs du narratif de la TSE. Nous avons aussi présenté une typologie des organismes présents. Le changement dans la culture environnementale est ancré dans les objectifs. Certaines initiatives concentrent leurs actions dans la sensibilisation, la participation citoyenne, la participation à un projet écoresponsable collectif d’autonomisation (écohameau ou jardins collectifs et communautaires, agriculture urbaine). Les stratégies de communication ont aussi leur importance. La place du message et du messager, ses publics, son parcours et interactions, ainsi que des retours brefs sur les expériences d’engagements vécues collectivement ont été l’occasion d’entendre des perceptions du message. De ces entretiens sont ressortis des thèmes : l’espoir et l’anxiété, la nécessité de s’adapter, l’écoresponsabilité, l’écocitoyenneté, la conscience environnementale, des voeux de durabilité, de prise en compte d’éléments pour la qualité de vie tel que le paysage, les liens sociaux, les souhaits de continuer à concrétiser des projets d’agriculture biologique et de mise en marché de celle-ci dans une économie sociale et solidaire. Nous avons ajouté une revue de presse. Celle-ci a confirmé l’existence du narratif socio-écologique au SLSJ. Elle a également illustré la diversité de points d’approches du développement dans la région, de difficultés de communication malgré des efforts et beaucoup d’évolution dans les interactions favorisant cette transition. Malgré des freins connus : freins au changements, difficulté de perceptions, tendances conservatrices régionales (identitaire et économique), les éléments rapportés nous invitent à affirmer que le narratif de la TSE est encore plus présent au SLSJ qu’il y a quelques années
A multi-trace model for runtime enforcement and verification under uncertainty
Get PDFRuntime Verification is the process of observing a sequence of events produced by a running software system and determining whether this sequence complies with a specified property expressed using a formal notation. It is commonly believed that a monitor possesses full access to the event trace. However, there are numerous scenarios where the monitor functions with a certain degree of uncertainty regarding the trace’s content. In this thesis, we define a logical framework where uncertainty is modeled by a stateful access control proxy that has the capacity to transform events into sets of possible events, resulting in what we refer to as a “multi-trace”. We also provide an algorithm to lift a classical monitor into a sound, loss-tolerant monitor. Both the proxy and the monitor are extensions of Mealy machines. Experiments conducted on various scenarios demonstrate that our approach can effectively account for various types of data degradation and access limitations. Furthermore, our approach provides a tighter verdict than existing works in some cases and preserves the scalable performance of the model. In other scenarios, it is crucial for the underlying system to adhere to specific security policies. In such cases, runtime enforcement can be employed to ensure the respect of a user-specified security policy by a program. This is achieved by providing a valid replacement for any misbehaving sequence of events that may occur during the program’s execution. However, depending on the capabilities of the enforcement mechanism, multiple possible replacement sequences may be available, and the current literature lacks guidance on how to choose the optimal one. Additionally, the current design of runtime monitors imposes a substantial burden on the designer, as the monitoring task is typically accomplished by a monolithic construct, often an automata-based model. This thesis addresses these issues by proposing a new modular model of enforcement monitors, where the tasks of altering the execution, ensuring compliance with the security policy, and selecting the optimal replacement are split into three separate modules. This modular approach simplifies the creation of runtime monitors. We implement this approach using the event stream processor BeepBeep, and a use case is presented to demonstrate its effectiveness. Experimental evaluation shows that our proposed framework can dynamically select appropriate enforcement actions at runtime, eliminating the need for manual definition of an enforcement monitor.
Au début des années 2000, on a constaté une augmentation significative de la complexité des systèmes logiciels, caractérisée par un nombre croissant de composants et d’interactions. Les méthodes traditionnelles de test et de vérification formelle se sont avérées insuffisantes pour garantir la précision et la sécurité de ces systèmes. De plus, il est devenu évident que des techniques d’analyse dynamique étaient nécessaires pour surveiller et analyser le comportement des logiciels en temps réel pendant leur exécution. Cela était crucial pour identifier et résoudre des actions imprévues ou malveillantes qui ne pouvaient pas être entièrement anticipées lors de la conception ou de l’analyse statique. En conséquence, le domaine de la vérification de l’exécution est apparu comme une discipline distincte en informatique. La vérification de l’exécution consiste à utiliser un système de surveillance pour observer le comportement d’un programme cible, en le traitant comme une séquence d’événements. L’objectif est de détecter les violations potentielles d’une politique de sécurité définie par l’utilisateur et de fournir un verdict vrai si la politique est respectée, ou un verdict faux si elle est enfreinte. Le domaine de la vérification de l’exécution englobe un large éventail de sujets et fait face à divers défis. Un problème particulier concerne la nature des événements surveillés. Il n’est pas toujours réaliste de supposer que tous les événements sont complets, précis et arrivent dans l’ordre attendu. Plusieurs facteurs peuvent affecter les événements, entraînant une incomplétude, une imprécision ou des interruptions dans leur séquence d’arrivée vers le moniteur. En conséquence, le moniteur peut faire face à des difficultés à analyser avec précision les événements, ce qui conduit à des verdicts non concluants. Pour résoudre ce problème, plusieurs solutions ont été proposées dans la littérature. Une approche consiste simplement à ignorer les événements imprécis et à les traiter comme s’ils ne s’étaient pas produits. Une autre solution consiste à construire des modèles probabilistes pour estimer la probabilité qu’un événement se soit produit et produire un verdict correspondant. De plus, une troisième solution consiste à remplacer les événements imprécis ou manquants par un ensemble de toutes les substitutions possibles, ce qui permet une analyse plus complète. La troisième solution peut potentiellement générer un ensemble de verdicts au lieu d’un seul verdict. L’innovation clé de cette thèse réside dans le développement d’une méthode pour représenter les événements incertains et générer les substitutions possibles correspondantes. Cette innovation s’étend au langage de spécification utilisé pour définir la politique de sécurité et construire un moniteur capable de traiter les ensembles de toutes les substitutions possibles pour un événement tout en minimisant le temps d’exécution et les surcharges. Dans cette thèse, nous établissons un cadre logique qui utilise un proxy de contrôle d’accès étatique pour modéliser l’incertitude. Ce proxy a la capacité de transformer les événements en ensembles d’événements possibles, ce qui aboutit à ce que nous appelons une "multi-trace". De plus, nous présentons un algorithme pour transformer un moniteur traditionnel en un moniteur fiable et tolérant aux pertes. Le proxy et le moniteur sont tous deux des extensions de machines de Mealy. À travers des expériences menées dans différents scénarios, nous démontrons l’efficacité de notre approche dans la gestion de différents types de dégradation des données et de limitations d’accès. La vérification de l’exécution est étroitement liée au concept de l’application à l’exécution (runtime enforcement), qui va encore plus loin en réagissant aux violations observées de manière à les corriger et à s’en remettre. Dans le processus d’application d’actions correctives à une séquence d’événements en entrée, plusieurs séquences correctes d’événements peuvent être générées. Cependant, la littérature existante ne propose pas suffisamment d’approches pour sélectionner la meilleure ou l’optimale séquence correcte. Cette thèse propose un pipeline d’application à l’exécution qui englobe l’altération de la séquence d’entrée par l’application des actions correctives nécessaires, garantissant la conformité à la politique de sécurité, et sélectionnant le remplacement optimal en fonction de critères spécifiques. Ces étapes sont divisées en trois modules distincts, offrant une approche modulaire qui simplifie le développement des moniteurs à l’exécution. Nous mettons en oeuvre cette approche à l’aide du processeur de flux d’événements BeepBeep et démontrons son efficacité à travers des cas d’utilisation. L’évaluation expérimentale démontre que le cadre proposé permet de choisir dynamiquement des actions correctives appropriées à l’exécution, éliminant ainsi la nécessité de définir manuellement un moniteur d’application
Smart Canes as Multifunctional Aids: Enhancing Navigation, Gaming, and Social Connectivity for the Visually Impaired
Get PDFIndividuals with visual impairment encounter significant hurdles during navigation, both indoors and outdoors. Negotiating obstacles, whether stationary or in motion, poses considerable difficulty, contributing to diminished confidence and restricted mobility. Addressing the challenges faced by visually impaired individuals, this thesis introduces a novel solution in the form of a smart cane, aimed at enhancing their mobility and independence. Leveraging advanced technology, the smart cane integrates sensors and intelligent algorithms to provide real-time feedback and navigation assistance. The research delves into the current literature surrounding indoor navigation systems and the techniques used in Smart Canes to aid users in performing tasks. In addition, the work references various related studies on assistive technologies for individuals with disabilities, such as a digital script for the deaf-blind and visually impaired and a smart phone-assisted blind stick. This research introduces an innovative smart cane architecture aimed at empowering visually impaired individuals. It integrates advanced sensors and social media connectivity to enhance accessibility and encourage physical activity. The smart cane incorporates developed algorithms for step counting, swing detection, and proximity measurement. Its comprehensive architecture includes layers for platform, communications, sensors, calculation, and user interface, providing comprehensive assistance. Hardware components feature audio-tactile interaction, input command, microphone, local storage, step count, cloud integration, and rechargeable battery. Software components include Facebook Chat API, Python Facebook API, fbchat library, and Speech Recognition library integration. The proposed smart cane offers a holistic solution to improve mobility, accessibility, and social engagement, contributing to a more inclusive society and enhancing the well-being of the visually impaired community. The experimental setup used to test the Smart Cane system and reports on its performance is also reported. The methodology section outlines the objectives of the experiment, understanding of game objectives, tutorial quality rating, gameplay engagement, and the ergonomics of the controller. These results provide insights into the performance and usability of the system. The discussion elaborates on the experimentation methodology, analysis of understanding game objectives, tutorial quality assessment, evaluation of gameplay engagement, and ergonomic evaluation of the Smart Cane controller. This aims to interpret the results and draw meaningful conclusions from the experiment. The findings and conclusions drawn from the study are presented, along with suggestions for future directions in research and development.
Les personnes souffrant de déficience visuelle rencontrent d'importants obstacles lors de la navigation, que ce soit en intérieur ou en extérieur. Reconnaitre et éviter des obstacles, qu'ils soient fixes ou en mouvement, pose des difficultés considérables, contribuant à une confiance diminuée et à une mobilité restreinte. Pour répondre aux défis auxquels sont confrontées les personnes malvoyantes, cette thèse introduit une solution novatrice sous la forme d’une canne intelligente, visant à améliorer leur mobilité et leur indépendance. En exploitant diverses technologies, la canne intelligente proposée intègre des capteurs et des algorithmes intelligents pour fournir des retours en temps réel et une assistance à la navigation. Notre travail de recherche examine la littérature actuelle sur les systèmes de navigation en intérieure et les techniques utilisées dans les cannes intelligentes pour aider les utilisateurs à effectuer certaines tâches. De plus, le travail fait référence à diverses études connexes sur les technologies d'assistance pour les personnes souffrant de handicap, telles qu'un script numérique pour les sourdsaveugles et les malvoyants, et un bâton blanc assisté par téléphone intelligent pour les aveugles. Cette recherche présente une architecture de canne intelligente innovante visant à autonomiser les personnes malvoyantes. Elle intègre de nombreux capteurs et offre une connectivité aux médias sociaux pour améliorer l'accessibilité et encourager l'activité physique. La canne intelligente intègre des algorithmes développés pour le comptage des pas, la détection des mouvements et la mesure de la proximité. Son architecture complète comprend des couches pour la plateforme, les communications, les capteurs, le calcul et l'interface utilisateur, fournissant une assistance complète. Les composants matériels comprennent l'interaction audio-tactile, la commande d'entrée, le microphone, le stockage local, le comptage des pas, l'intégration cloud et la batterie rechargeable. Les composants logiciels comprennent l'API de discussion Facebook, l'API Facebook Python, la bibliothèque fbchat et l'intégration de la bibliothèque de reconnaissance vocale. Ce faisant, la canne intelligente proposée offre une solution holistique pour améliorer la mobilité, l'accessibilité et l'engagement social, contribuant à une société plus inclusive et améliorant le bien-être de la communauté malvoyante. La configuration expérimentale utilisée pour tester le système de canne intelligente et les rapports sur ses performances sont également présentés. La section méthodologie décrit les objectifs de l'expérience, la compréhension des objectifs du jeu, l'évaluation de la qualité du tutoriel, l'engagement du gameplay et l'ergonomie du contrôleur. Ces résultats fournissent des informations sur les performances et l'utilisabilité du système. La discussion approfondit la méthodologie d'expérimentation, l'analyse de la compréhension des objectifs du jeu, l'évaluation de la qualité du tutoriel, l'évaluation de l'engagement du gameplay et l'évaluation ergonomique du contrôleur de la canne intelligente. Les résultats et conclusions de l'étude sont présentés, ainsi que des suggestions pour les orientations futures en matière de recherche et de développement
Les savoirs « endogènes » dans la gestion des ressources halieutiques et conchylicoles dans les villages de Bassar, Thialane, Moundé, Djirnda, Siwo et Diogane
Get PDFCe rapport de recherche a été réalisé dans le cadre du partenariat entre l’Université du Québec à Chicoutimi (UQAC), le Centre de Solidarité internationale du Saguenay-Lac-Saint-Jean (CSI-SLSJ) et l’association Nébéday autour d’un projet de résilience accrue de six villages des îles du Saloum au changement climatique, financé par le programme de coopération climatique internationale (PCCI). Ce rapport présente les résultats d’une série d’entretiens conduits à Bassar et à Djirnda, deux des villages visés par le projet, sur les savoirs endogènes en matière de gestion des ressources naturelles. Nos questions de recherches portaient sur les savoirs reconnus comme « endogènes », sur les continuités et tensions entre ces savoirs et ceux que les communautés voient comme « extérieurs », et sur les bouleversements récents qui ont entrainé la délégitimation de certains savoirs. Nos résultats montrent qu’il existe effectivement plusieurs éléments de continuité et de ruptures, mais nous avons aussi mis en lumière des savoirs en « concordances », c’est-à-dire qui n’ont pas les mêmes sources, mais qui produisent des effets similaires sur la protection de l’écosystème