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Isopropanol represents a widely-used commercial alcohol which is currently produced from petroleum. In nature, isopropanol is excreted by some strains of Clostridium beijerinckii, simultaneously with butanol and ethanol during the isopropanol butanol ethanol (IBE) fermentation. In order to increase isopropanol production, the gene encoding the secondary-alcohol dehydrogenase enzyme from C. beijerinckii NRRL B593 (adh) which catalyzes the reduction of acetone to isopropanol, was cloned into the acetone, butanol and ethanol (ABE)-producing strain C. acetobutylicum ATCC 824. The transformants showed high capacity for conversion of acetone into isopropanol (> 95%). To increase isopropanol production levels in ATCC 824, polycistronic transcription units containing, in addition to the adh gene, homologous genes of the acetoacetate decarboxylase (adc), and/or the acetoacetyl-CoA:acetate/butyrate:CoA transferase subunits A and B (ctfA and ctfB) were constructed and introduced into the wild-type strain. Combined overexpression of the ctfA and ctfB genes resulted in enhanced solvent production. In non-pH-controlled batch cultures, the total solvents excreted by the transformant overexpressing the adh, ctfA, ctfB and adc genes were 24.4 g/L IBE (including 8.8 g/L isopropanol), while the control strain harbouring an empty plasmid produced only 20.2 g/L ABE (including 7.6 g/L acetone). The overexpression of the adc gene had limited effect on IBE production. Interestingly, all transformants with the adh gene converted acetoin (a minor fermentation product) into 2,3-butanediol, highlighting the wide metabolic versatility of solvent-producing Clostridia.
Prédire à l'avance quels composés seront toxiques chez l'homme ou non représente un réel challenge dans le monde pharmaceutique. En effet, les mécanismes à l'origine de la toxicité ne sont pas toujours bien connus, et à cela s'ajoute le fait qu'un composé peut devenir néfaste seulement après qu'il ait été métabolisé. Nous proposons ici une approche originale utilisant les graphes condensés de réactions afin de modéliser les réactions métaboliques et prédire le devenir des xénobiotiques dans l'organisme humain. Différentes formes de toxicité sont aussi prédites : la mutagénicité et l'hépatotoxicité. Pour cette seconde toxicité, l'approche utilisée est la première à notre connaissance à prédire avec succès les molécules toxiques décrites par des données autres que résultant d'observations in vivo.
Notre équipe a récemment développé une méthode polyvalente permettant de préparer des dérivés complexes de C60 hexa-adduits fonctionnalisés. Cette méthodologie permet d'obtenir des produits aux caractéristiques originales. Le C60 central agit comme un support central peu réactif, autour duquel des fonctionnalités sont réparties dans un espace octaédrique parfaitement défini. La première partie de ce travail de thèse a consisté à exploiter cette méthodologie pour créer des C60 hexa-adduits polycationiques aux propriétés de transfection remarquables. Dans un second temps, les dendrons polyamines synthétisés ont été mis à profit pour créer des structures supramoléculaires de C60 hexa-adduits, sous forme micellaire. Par la suite, l'étude de ces assemblages a orienté nos investigations vers l'élaboration de dérivés de C60 hexa-adduits mannosylés multivalents résultant d'un assemblage supramoléculaire, dont leurs possibles applications biologiques sont actuellement à l'étude. En parallèle une synthèse covalente a permis d'obtenir un "équivalent dendritique" de C60 hexa-adduit multimannosylé. Partant du constat que notre méthodologie est efficace principalement pour des dérivés de C60 hexa-adduits qui ont une régio-sélectivité particulière, la dernière partie a été consacrée au développement de nouvelles voies de synthèses qui pourront permettre de créer des dérivés de C60 avec un contrôle régio-sélectif original.
In this paper we build a method to optimize Multi-Year Prospective Budgets. First we present a systemic model of Local Community Finances. Then, from two acceptable Multi-Year Prospective Budgets the method implements a Genetic Algorithm to generate a collection of admissible Multi-Year Prospective Budgets among which Decision-Makers can choose. The method is tested on simplified cases and on in operational situation and gives satisfactory results.
Cette these propose un cadre mathematique pour la modelisation du risque endogene dans les marches financiers. Le risque endogene designe le risque genere, et amplifie, au sein du systeme financier lui-meme, par les differents acteurs economiques et leurs interactions, par opposition au risque exogene, genere par des chocs exterieurs au systeme financier. Notre etude est motivee par l'observation des differentes crises financieres passees, qui montre le role central du risque endogene dans les marches financiers. Ainsi, les periodes de crises sont souvent associees a des phenomenes de liquidation/ventes 'eclair ('fire sales'), qui g'en'erent, de mani'ere endog'ene, une importante volatilit'e pour les actifs financiers et des pics inattendus de corr'elations entre les rendements de ces actifs, entraˆınant de fortes pertes pour les investisseurs. Alors que la structure de d'ependance entre les rendements d'actifs financiers est traditionnellement mod'elis'ee de mani'ere exog'ene, les faits d'ecrits pr'ec'edemment sugg'erent qu'une telle mod'elisation exog'ene ne peut rendre compte du risque endog'ene observ'e dans les march'es financiers. L'id'ee principale de cette th'ese est de distinguer entre deux origines pour la corr'elation entre actifs. La premi'ere est exog'ene et refl'ete une corr'elation fondamentale. La seconde est endog'ene et trouve son origine dans l'offre et la demande syst'ematiques g'en'er'ees par les grandes institutions financi'eres. Nous mod'elisons la dynamique en temps discret des prix d'actifs financiers d'un march'e multi-actifs par une chaˆıne de Markov dans lequel le rendement de chaque actif, 'a chaque p'eriode k, se d'ecompose en un terme al'eatoire - qui repr'esente les fondamentaux de l'actif et est independant du passe - et un terme d'offre/demande syst'ematique, genere de maniere endogene. Dans chaque chapitre, nous caracterisons mathematiquement cette offre endog'ene et son impact sur les prix d'actifs financiers. Nous exhibons des conditions sous lesquelles la chaıne de Markov converge faiblement, lorsque le pas de temps du modele discret tend vers zero, vers la solution d'une equation differentielle stochastique dont nous donnons le drift et la volatilite multi-dimensionnels. L''etude du processus de covariation quadratique de la limite diffusive nous permet de quantifier l'impact de l'offre et demande endogenes systematiques sur la structure de dependance entre actifs. Enfin, nous developpons des outils statistiques et econometriques visant a resoudre le probleme inverse d'identification et d'estimation des parametres de notre modele a partir de donnees de prix d'actifs financiers. Le Chapitre 1 'etudie le risque endogene genere par un fonds sujet a des ventes forcees en raison d'investisseurs qui sortent de leurs positions lorsque le fonds sous-performe et que sa valeur passe en-dessous d'un seuil. Nous modelisons l'offre et la demande provenant de telles ventes forcees en introduisant une 'fonction de liquidation' f qui mesure la vitesse 'a laquelle les investisseurs sortent de leurs positions dans le fonds. Nous supposons que l'offre en exces due au fonds sur chaque actif impacte le rendement de l'actif de maniere lineaire et nous explicitons les conditions pour que la dynamique de prix en temps discret soit une chaˆıne de Markov dans (R∗ )n, ou' n est le nombre d'actifs dans le marche. Nous exhibons des conditions sous lesquelles le modele discret converge faiblement vers une diffusion en temps continu et calculons les drifts et volatilites multi- 7 dimensionnels de la dynamique de prix en temps continu. L'etude de la covariation quadratique de la limite diffusive permet d'expliciter l'impact des ventes forcees dans le fonds sur la structure de d'ependance entre les actifs financiers. En particulier, nous montrons que la matrice de covariance realisee s''ecrit comme la somme d'une matrice de covariance fondamentale et une matrice de covariance en exces, qui depend des positions du fonds, de la liquidite des actifs et de la trajectoire passee des prix et qui est nulle lorsqu'il n'y a pas de ventes forcees. Nous prouvons alors que cet impact endogene augmente la volatilite du fonds en question, exactement dans les scenarios ou' le fonds subit des pertes. Nous calculons 'egalement son impact sur la volatilit'e d'autres fonds investissant dans les memes actifs et prouvons l'existence d'une relation d'orthogonalite entre les positions du fonds de reference et d'un autre fonds telle que, si cette relation d'orthogonalite est verifiee, des ventes forcees dans le fonds de reference n'affectent pas la volatilit'e de l'autre fonds. Le Chapitre 2 etend les resultats du Chapitre 1 au cas de plusieurs fonds et d'un impact quelconque (pas necessairement lineaire) de l'offre aggregee en exces provenant de ventes forcees dans ces fonds, sur les rendements de prix d'actifs. Nous exhibons des conditions sous lesquelles le mod'ele discret converge faiblement vers une diffusion en temps continu. La fonction de volatilite de la limite diffusive ne depend de la fonction de d'impact qu''a travers sa derivee premiere en zero, montrant qu'un modele de d'impact lineaire capture completement l'impact des effets de retroaction dus aux ventes forcees dans les differents fonds sur la structure de dependance entre actifs. Nous calculons la matrice de covariance realisee, en fonction des positions liquid'ees, en particulier dans un cas simple ou' les liquidations ont lieu 'a vitesse constante, dans un intervalle de temps fix'e et nous donnons des conditions assurant que cette relation peut etre inversee et les volumes de liquidations identifi'es. Nous construisons alors un estimateur du volume de liquidation dans chaque actif, dont nous prouvons la consistance, et pour lequel nous d'erivons un th'eor'eme central limite, qui nous permet de construire un test statistique testant si, pendant une periode donnee, des liquidations ont eu lieu. Nous illustrons notre procedure d'estimation avec deux exemples empiriques: le 'quant event' d'aouˆt 2007 et les liquidations suivant la faillite de Lehman Brothers en Automne 2008. Le Chapitre 3 etudie l'impact d'un investisseur institutionnel investissant une portion constante de sa richesse dans chaque actif (strategie fixed-mix). Pour un vecteur d'allocations donne, nous prouvons l'existence d'une unique strategie fixed-mix autofinancante. A chaque p'eriode, le prix des n actifs et la valeur du fonds fixed-mix sont obtenus comme la solution d'un probl'eme de point fixe. Nous montrons que, sous certaines conditions que nous explicitons, le modele discret converge vers une limite diffusive, pour laquelle nous calculons la covariance et la correlation realisee 'a l'ordre un en liquidit'e. Nos r'esultats montrent que la presence d'investisseurs institutionnels peut modifier les correlations de facon significative. Nous calculons les vecteurs propres et valeurs propres de la matrice de correlation realisee (a' l'ordre un en liquidite). L''etude des drifts de la limite continue nous permet de calculer les rendements esperes des actifs et montre qu'en raison de la presence de l'investisseur institutionnel, les rendements esp'er'es des actifs avec grand (resp. faible) drift fondamental, compares au rendement fondamental du fonds, diminuent (resp. augmentent). Nous calculons, dans un exemple simple, la strategie efficiente pour un critere moyenne-variance et montrons qu'elle est differente de la strategie optimale fondamentale (sans le fonds). L''etude de la frontiere optimale dans cet exemple montre qu'un investisseur prenant en compte l'impact de l'investisseur institutionnel peut ameliorer son rendement pour un niveau de risque donne.
We formalize the randomization procedure undertaken to discriminate players in real option games with Stackelberg leadership advantage. This is done by introducing a random arbitrator with specific parameterizations, and allows to propose a unified treatment of both Cournot and Stackelberg competition in real option games. We extend the study to a partial arbitrator, which leads to competitive advantages in various asymmetrical situations. We fully characterize strategic interactions. We then apply the procedure to risk-neutral and risk-averse firms in a stochastic preemptive real option game in complete market under regulation. The risk-averse case gives us the opportunity to study a new phenomenon we call aversion for confrontation, and its impact on the asymmetrical game.
Many distributed applications require transactions. However, transactional protocols that require strong synchronization are costly in large scale environments. Two properties help with scalability of a transactional system: genuine partial replication (GPR), which leverages the intrinsic parallelism of a workload, and snapshot isolation (SI), which decreases the need for synchronization. We show that, under standard assumptions (data store accesses are not known in advance, and transactions may access arbitrary objects in the data store), it is impossible to have both SI and GPR. To circumvent this impossibility, we propose a weaker consistency criterion, called Non-monotonic Snapshot Isolation (NMSI). NMSI retains the most important properties of SI, i.e., read-only transactions always commit, and two write-conflicting updates do not both commit. We present a GPR protocol that ensures NMSI, and has lower message cost (i.e., it contacts fewer replicas and/or commits faster) than previous approaches.
We study the stability properties of nonlinear multi-task regression in reproducing Hilbert spaces with operator-valued kernels. Such kernels, a.k.a. multi-task kernels, are appropriate for learning prob- lems with nonscalar outputs like multi-task learning and structured out- put prediction. We show that multi-task kernel regression algorithms are uniformly stable in the general case of infinite-dimensional output spaces. We then derive under mild assumption on the kernel generaliza- tion bounds of such algorithms, and we show their consistency even with non Hilbert-Schmidt operator-valued kernels . We demonstrate how to apply the results to various multi-task kernel regression methods such as vector-valued SVR and functional ridge regression.
In the context of decision making, data warehouses support OLAP technology and they have been very useful for efficient analysis onto structured data. For several years, OLAP is also used to analyze and visualize more complex data. Now, many data sets of interest can be described as a linked collection of interrelated objects. They could be represented as heterogeneous information networks, in which there are multiple object and link types. In this paper, we are focusing on bibliographic data. This type of data constitutes a rich source that is the starting point of research on bibliometrics, scientometrics domains. In this context, we discuss the interest of combining information networks, OLAP and data mining technologies. We propose a framework to materialize this combination and discuss the main challenges to build this framework. The basic idea is to be able to analyze various networks built from the bibliographic data representing different points of view (authors networks, citations networks...) and their dynamic.
Prédire à l'avance quels composés seront toxiques chez l'homme ou non représente un réel challenge dans le monde pharmaceutique. En effet, les mécanismes à l'origine de la toxicité ne sont pas toujours bien connus, et à cela s'ajoute le fait qu'un composé peut devenir néfaste seulement après qu'il ait été métabolisé. Nous proposons ici une approche originale utilisant les graphes condensés de réactions afin de modéliser les réactions métaboliques et prédire le devenir des xénobiotiques dans l'organisme humain. Différentes formes de toxicité sont aussi prédites : la mutagénicité et l'hépatotoxicité. Pour cette seconde toxicité, l'approche utilisée est la première à notre connaissance à prédire avec succès les molécules toxiques décrites par des données autres que résultant d'observations in vivo.
The paper proposes an observability analysis and estimation schemes for specific growth rates for a wastewater treatment process. A 2-stage model of 6 dynamic states is assumed, describing the acidogenesis and methanogenesis of two different populations of microorganisms (acidogenic and methanogenic), and the evaluation of the total carbon dioxide production including the soluble part. The main result is that the specific growth rates of the two populations of bacteria can be stability estimated only from easily measured quantities -- the dilution rate and the flow rates of methane and carbon dioxide in the biogas.
We consider a population model where individuals behave independently from each other and whose genealogy is described by a chronological tree called splitting tree. The individuals have i.i.d. (non-exponential) lifetime durations and give birth at constant rate to clonal or mutant children in an infinitely many alleles model with neutral mutations. First, to study the allelic partition of the population, we are interested in its frequency spectrum, which, at a fixed time, describes the number of alleles carried by a given number of individuals and with a given age. We compute the expected value of this spectrum and obtain some almost sure convergence results thanks to classical properties of Crump-Mode-Jagers (CMJ) processes counted by random characteristics. Then, by using multitype CMJ-processes, we get asymptotic properties about the number of alleles that have undergone a fixed number of mutations with respect to the ancestral allele of the population.
L'objectif de cette thèse est l'accélération des solveurs de Gradient Conjugué avec déflation utilisés pour la résolution de l'équation de Poisson pour la pression, dans le cas de la simulation d'écoulements à faible nombre de Mach sur des maillages non structurés. Une méthode de redémarrage basée sur une estimation de l'effet des erreurs numériques a été mise en œuvre et validée. Par la suite, une méthode à trois niveaux de maillage a été créée, et deux techniques ont dû être développées pour réduire le nombre d'itérations sur les niveaux grossiers : l'une permet la création de solutions initiales grâce à une méthode de projection adaptée, l'autre consiste en une adaptation du critère de convergence sur les niveaux grossiers. Les résultats numériques sur des simulations massivement parallèles montrent entre autres une réduction considérable du temps de calcul global. D'autres pistes de recherche sont introduites, notamment concernant l'équilibrage dynamiques de charge de calcul.
In this paper, we discuss on light management in silicon thin film solar cells, using photonic crystals (PhC) structures. We particularly focus on photovoltaic devices including amorphous silicon absorbers patterned as 2D PhCs. Physical principles and design rules leading to the optimized configuration of the patterned cell are discussed by means of optical simulations performed on realistic thin film solar cell stacks. Theoretically, a maximum 40%rel increase of integrated absorption in the a-Si:H layer of the patterned cell is expected compared to the unpatterned case. Moreover, both simulation and optical characterization of the fabricated cells demonstrate the robustness of their optical properties with regards to the angle of incidence of the light and to the fabrication induced defects in the PhCs. Finally, the impact of the surface recombination due to the generation of new free surfaces with higher defect densities is addressed. We demonstrate that patterning still induces a substantial increase of the conversion efficiency, with a reasonable surface recombination velocity.
Le développement de machines à forte vitesse spécifique et de taille réduite en régime subsonique suscite actuellement une forte demande dans de nombreux domaines industriels. Les machins à rotors contrarotatifs largement étudiées en aéronautique constituent une alternative efficace aux machines conventionnelles offrant de nombreux avantages : réduction de la vitesse de rotation, de l'encombrement radial et une grande flexibilité d'utilisation. Cependant, leur utilisation dans des applications subsoniques courantes nécessite une meilleure compréhension de leur fonctionnement et notamment de l'interaction inter-rotors pour mieux les concevoir. Ce travail a pour objectif d'étudier et de caractériser expérimentalement un étage contrarotatif fonctionnant en conduit, conçu avec le code de conception et d'analyse pour rotor et rotor-stator, MFT auquel on a implémenté une méthode de conception simple et rapide pour dessiner le rotor aval. On analyse en particulier l'effet de la distance axiale entre les rotors et l'effet du rapport de leur vitesse. Il met en évidence une nette amélioration des caractéristiques et du rendement global par rapport à une machine conventionnelle. Par ailleurs, plusieurs aspects de l'interaction entre les rotors sont constatés à travers des mesures locales à proximité des rotors. Le présent mémoire s'articule autour de quatre parties : conception d'un étage rotor-stator et d'un étage contrarotatif ; conception du dispositif expérimental normalisé, AERO²FANS pour les mesures de performances globales et locales instationnaires ; caractérisation et comparaison des deux étages et validation de la conception de MFT; enfin, étude des effets de la distance axiale et du rapport des vitesses sur les performances globales et locales.
Le golfe du Tonkin, située dans la mer de l'Est/la mer de Chine du Sud, est une zone de fort intérêt écologique, touristique et économique. Améliorer notre connaissance de ses processus hydro-sédimentaires (transport de particules en suspension) est d'une grande importance. L'objectif scientifique de cette étude est de revoir les processus physiques dominants qui caractérisent la dynamique des marées dans le golfe du Tonkin en utilisant un modèle à haute résolution et la combinaison de toutes les données disponibles. Une attention particulière est donc accordée à un examen croisé du modèle, des marégraphes et de l'altimétrie en zone côtière, ainsi qu'à l'étalonnage du modèle dérivé d'un ensemble d'expériences de sensibilité aux paramètres. Le bilan d'énergie des marées du golfe (flux d'énergie et de dissipation) est ensuite analysé et ses propriétés de résonance sont évaluées et comparées avec des modèles idéalisés et les observations. Ensuite, la marée résiduelle eulérienne et lagrangienne est évaluée. Enfin, on montre que le mélange de marée ne suffit pas à expliquer les structures frontales observées et associées à des concentrations élevées de chlorophylle.
Les astéroïdes sont les vestiges de notre système solaire primitif. Inconnus il y a encore 210 ans, leur découverte a changé notre vision du monde. Je me suis proposée dans cette thèse d'étudier les aspects tant dynamiques qu'observationnels relatifs à ces objets. Je prends le temps d'aborder le contexte historique de leur découverte ainsi que les conséquences qui y font suite. Ceci m'amène à définir le plan de référence le mieux adapté à leur étude. Laplace, il y a deux siècles de cela, s'était également intéressé à ce plan pour l'étude des planètes. Mon travail porte sur la caractérisation de ce plan, dit "invariable", mais aussi sur l'évaluation de l'effet des "plus gros petits corps" du système solaire et à la contribution de chaque planète sur son orientation. Dans la partie dynamique, je me cantonne à l'étude des astéroïdes de la ceinture principale. Je me penche sur les différentes distributions de ces populations, aujourd'hui considérées comme laboratoires grandeur nature permettant de tester théories et modèles dynamiques. Je m'intéresse à la distribution de ces populations en terme de plans orbitaux. Je m'intéresse à un autre type de distribution que sont les familles d'astéroïdes, i.e astéroïdes provenant d'un même corps parent. En particulier, j'étudie la dynamique à long terme des membres de la famille de l'astéroïde (4) Vesta. J'inclue à cet égard les effets relativistes ainsi que l'effet Yarkowsky, par essence non gravitationnel. Enfin dans la partie observationnelle, je m'intéresse à deux méthodes de détections des astéroïdes, l'une à l'oeil nu, l'autre automatisée. Enfin, je les applique aux données, du télescope SUBARU de 8,2m, dans le cadre du programme SMBAS-III (Sub-km Main Belt Asteroid Survey). En conclusion, je montre comment cette thèse m'a permis d'aborder sous différents aspects la population des astéroïdes.
Petrological data have been acquired on the natural trachytes from the Chaîne des Puys, French Massif Central, and on experimental products from phase equilibria in order to (i) constrain the storage conditions of the trachytic magmas that lead to explosive eruptions (dome destructions as block-and-ash flows or pumice-and-ash flows) and (ii) provide phase relationships and chemical compositions for differentiated alkaline liquids in intraplate continental context. Phase assemblages, proportions, and compositions have been determined on six trachytes with SiO2 contents varying from 62 to 69 wt % and alkali contents of 10.5-12.0 wt %. The samples contain up to 30 % of phenocrysts, mainly consisting of feldspar (15-17 %; plagioclase and/or alkali-feldspar), biotite (2-6 %; except in the SiO2-poorest sample), Fe-Ti oxides (1-3 %) ± amphibole (< 5 %), ± clinopyroxene (~1 %). All samples have apatite and zircon as minor phases and titanite has been found in one sample. Pristine glasses (melt inclusions or residual glasses) in pumice from explosive events are trachytic to rhyolitic (65-73 wt % SiO2 and 10.5-13.0 wt % alkali). H2O dissolved in melt inclusions and the biotite+alkali feldspar+magnetite hygrobarometer both suggest pre-eruptive H2O contents up to 8 wt %. These are so far the highest H2O contents ever reported for alkaline liquids in an intraplate continental context. Melt inclusions also contain ~3400 ppm chlorine, ~700 ppm fluorine, and ~300 ppm sulphur. Crystallisation experiments of the six trachytes have been performed between 200 and 400 MPa, 700 and 900°C, H2O saturation, and oxygen fugacity of NNO +1. The comparison between the natural and experimental phase assemblage, proportion, and composition suggests magma storage conditions at a pressure of 300-350 MPa (~10-12 km deep), melt H2O content ~8 wt % (close to saturation), an oxygen fugacity close to NNO~0.5, and temperatures increasing from 700 to 825°C with decreasing bulk SiO2 of the trachyte. The high H2O contents of the trachytes show that wet conditions may prevail during the differentiation of continental alkaline series. Regardless of the size of the magma reservoir assumed to have fed the trachyte eruptions, calculation of the thermal relaxation timescales indicates that the tapped reservoir(s) are likely to be still partially molten nowadays. The four northernmost edifices may correspond to a single large reservoir with a lateral extension of up to 10 km, which could be possibly reactivated in weeks to months if intercepted by new rising basalt batches.
In this paper, we propose an adaptive observer-based synchronization approach for a class of chaotic Lur'e systems with slope restricted nonlinearities and delayed outputs. The delay is assumed bounded and time varying and the information to be transmitted is assumed piece-wise constant. Based on the Lyapunov-Krasovskii approach, we show that for sufficiently small values of the time-delay upper bound, both synchronization and information reconstruction objectives are ensured under a condition of persistent excitation and after solving a convex optimization problem. The result is illustrated via a numerical example of a chaotic communication system subject to a transmission delay.
We propose a robust adaptive chaotic synchronization method based on unknown-input observers for master-slave syn- chronization of chaotic systems, with application to secured com- munication. The slave system is modelled by an unknown input observer in which, the unknown input is the transmitted informa- tion. As in the general observer-based synchronization paradigm, the information is recovered if the master and slave systems ro- bustly synchronize. In the context of unknown-input observers, this is tantamount to estimating the master's states and the unknown inputs. The set-up also considers the presence of perturbations in the chaotic transmitter dynamics and in the output equations (the transmitted signal). That is, the estimator (slave system) must syn- chronize albeit noisy measurements and reject the effect of pertur- bations on the transmitter dynamics. We provide necessary and sufficient conditions for synchronization to take place. To highlight our contribution, we also present some simulation results with the purpose of comparing the proposed method to classical adaptive observer-based synchronization (without disturbance rejection). It is shown that additive noise is perfectly canceled and the encoded message is well recovered despite the perturbations.
One of the most challenging and basic problems in elastic rod dynamics is a description of rods in contact that prevents any unphysical self-intersections. Most previous works addressed this issue through the introduction of short-range potentials. We study the dynamics of elastic rods with perfect rolling contact which is physically relevant for rods with a rough surface. Such dynamics cannot be described by the introduction of any kind of potential. We show that, surprisingly, the presence of rolling contact in rod dynamics leads to highly complex behavior even for the evolution of small disturbances.
There is a new Bayesian, or probabilistic, paradigm in the psychology of reasoning, with new psychological accounts of the indicative conditional of natural language. In psychological experiments in this new paradigm, people judge that the probability of the indicative conditional, P(if A then C), is the conditional probability of C given A, P(C | A). In other experiments, participants respond with what has been called the 'de- fective' truth table: they judge that if A then C is true when A holds and C holds, is false when A holds and C does not, and is neither true nor false when A does not hold. We argue that these responses are not 'defective' in any negative sense, as many psychologists have implied. We point out that a number of normative researchers, including de Finetti, have proposed such a table for various coherent interpretations of the third value. We review the relevant general tables in the normative literature, in which there is a third value for A and C and the logically compound forms of the natural language conditional, negation, conjunction, disjunction, and the material conditional. We describe the results of an experiment on which of these tables best describes ordinary people's judgements when the third value is interpreted as indicating uncertainty.
This paper consists of a detailed analysis of how the participants to a debate build their emotional position during the interaction and how such a position is related to the conclusion they defend. Our case study of teenage Mexican students arguing on access to drinking water in the future shows extensive discursive work on the emotional tonality given to the issue and to each alternative of response. Methodological tools proposed by Plantin (2011) are used to follow two alternative emotional framings made by opposing groups of students, starting from a common, highly negative, thymical tonality. Through the analysis of four parameters (distance to the problem; causality/agentivity; possibility of control and conformity to the shared norms) we describe how the emotional dimension of the schématisation (Grize, 1996) is argumentatively relevant as an orientation/orientating process. A special focus is made in the last section on the relationship between norms and emotions.
While recent research on Brain-Computer Interfaces (BCI) has highlighted their potential for many applications, they remain barely used in practice, outside laboratories. The main reason is their lack of reliability and robustness. Indeed, with current BCI, mental state recognition is usually slow and too often incorrect. These poor performances are due in part to the EEG signal processing algorithms used since they are not yet able to deal appropriately with their noisy, complex and non-stationary nature. However, there is another component of the BCI loop that may also be deficient: the user him/herself who may not be able to produce reliable EEG patterns. Indeed, it is widely acknowledged that "BCI use is a skill" [1], which means the user must be properly trained to be able to successfully use the BCI. If the BCI user is indeed unable to correctly perform the desired mental commands, whatever the signal processing algorithms used, there would be no way to properly identify them. Despite this, the BCI community has focused the majority of its research effort on signal processing and machine learning, mostly neglecting the human in the loop. In this work, we argue that the user is one of the most critical components of the BCI loop that may explain the limited reliability of current BCI. It does not mean that BCI users are per se poor performers or incompetent. It means that the way current BCI training protocols are designed is inappropriate, making BCI users unable to properly learn and use the BCI skill.
Aujourd'hui, personne ne remet plus en cause l'intégration d'une approche participative dans le processus de gestion des déchets moyennement et hautement radioactifs belges (de catégorie B&C). Cette dimension apparaît indispensable compte tenu, d'une part, du consensus international et européen en la matière, et d'autre part, des écueils qu'a déjà connu le programme belge de gestion des déchets faiblement radioactifs. Ce constat d'une nécessaire intégration de la dimension sociétale dans la problématique a nécessité la mobilisation d'un nouveau champ d'expertise dans le champ des déchets radioactifs : celui des sciences sociales. Mais comment le chercheur en sciences sociales a-t-il été mobilisé ? Cet article propose de retracer l'évolution de l'engagement du chercheur en sciences sociales depuis le lancement des activités participatives mises en place lors de l'élaboration du programme de gestion jusqu'à aujourd'hui. D'une situation initiale qui attribuait un rôle prédéfini au chercheur, celui d'évaluateur externe réagissant à la demande du commanditaire public, on est passé à une relation plus étroite, mais aussi plus ambivalente, de co-construction de connaissance entre le chercheur et l'ONDRAF, devenu à la fois sujet et objet d'étude. Pour analyser ce changement de configuration, l'auteure adopte une démarche principalement inductive et pragmatique en partant de ses expériences empiriques menées au sein de l'organisme de gestion des déchets radioactifs. L'auteure s'inscrit dans le cadre d'analyse proposé par Laurent and Van Oudheusden (2013 à paraitre) pour rendre compte du rôle du chercheur dans le cadre des nanotechnologies. L'évolution de la situation de chercheure en sciences sociales décrite ici sera ainsi déclinée sur les trois dimensions mises en évidence par les auteurs: la relation du chercheur en sciences sociales aux acteurs qu'il étudie ; la pertinence politique de son travail ; enfin, les problèmes auxquels le chercheur doit faire face.
Le Mécanisme pour un développement propre (MDP) est le seul outil du Protocole de Kyoto qui associe les pays développés aux pays en développement afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Les relations Nord-Sud qu'il crée sont illustrées dans cet article par les exemples du Royaume-Uni, des Pays-Bas, de la France et de la Belgique, qui prennent part à plus de la moitié des projets MDP. Ces exemples confirment la position dominante des pays émergents (Chine, Inde, Brésil) qui, grâce à divers facteurs (économique, géographique, institutionnel), sont les principaux bénéficiaires de ce mécanisme.
With the increasing use of information and communications technology (ICT), researchers are able to use computer software tools to find, organise, manipulate, analyse, and share relevant information. However, there are hundreds of such tools to select from, for various research-related uses. I have collected over 700 tools that can help researchers do their work efficiently. It is assembled as an interactive Web-based mind map, titled Research Tools, which is updated periodically. Created using the MindMeister software platform, Research Tools provides a convenient interface with zoom in/out, screen drag, and other user-friendly features. Being a mind map, Research Tools consists of a hierarchical set of nodes. It has four main nodes: (1) Searching the literature, (2) Writing a paper, (3) Targeting suitable journals, and (4) Enhancing visibility and impact, and six auxiliary nodes. In the mind map, each parent node has several child nodes associated with it, which can be accessed by clicking on the plus (+) sign. Several free tools can be found in the child nodes. Some paid tools are also included. The four main nodes are described below, listing some tools as examples. In the mind map, a green tick sign indicates my preference for some tools. Users can access the tools by clicking on the arrow sign that appears next to the tool title.
Face aux changements globaux et aux défis du développement soutenable, l'approvisionnement alimentaire urbain doit à la fois être analysé à travers les processus qui le sous-tendent et quantifié en termes de mobilisation des ressources naturelles et d'émission des polluants dans l'environnement. On s'est intéressé dans le cadre de cette thèse à comprendre le mécanisme d'approvisionnement en viande et en lait frais de l'agglomération parisienne sur une période longue de deux siècles et à déterminer, produit par produit, l'empreinte environnementale de l'approvisionnement en termes d'emprise spatiale, de mobilisation d'eau et de flux d'azote entre les agro-systèmes et l'environnement au début des XIXe, XXe et XXIe siècles. On a utilisé des données statistiques nationales et internationales de transport et de production agricole pour déterminer et suivre l'évolution de l'aire géographique d'approvisionnement, évaluer la fraction des subsistances régionales que réclame la capitale pour son approvisionnement, reconstituer à l'aide des modèles de rationnement et des tables d'alimentation les rations des animaux approvisionnant Paris, déterminer, en termes à la fois de biomasse, d'énergie et de protéines, le rendement en viande et en lait du fourrage aux différentes dates et enfin calculer, de manière spatialisée, l'étendue des terres agricoles (empreinte spatiale) - et les flux d'azote et d'eau impliqués dans la production. L'empreinte hydrique a pour objectif de mesurer le volume des prélèvements d'eau (pluviale et d'irrigation) et le taux moyen de mobilisation des apports d'origine pluviale. L'empreinte azotée brute désigne le tonnage total d'azote mis en jeu dans la production, dont le partage entre la production d'aliments et les pertes environnementales dépend de la manière dont fonctionnent les agro-systèmes et caractérise la profondeur de l'empreinte urbaine. On propose ainsi d'élargir la notion d'équivalent habitant (Equ/Hab) classiquement considéré comme représentatif des émissions individuelles d'azote dans les eaux usées urbaines et de définir un équivalent habitant amont qui englobe en quelque sorte tous les rejets individuels d'azote en amont de la ville, relatifs à la production de la nourriture d'un citadin. Depuis le début du XIXe siècle, l'étendue de production par habitant s'est réduite d'un facteur six (pour une consommation de viande et de lait égale à environ 2 kg N/hab/an au début du XIXe siècle comme actuellement) - la réduction étant pour 30 % environ relative au doublement du rendement en viande et en lait du fourrage - mais l'intensité d'utilisation de l'eau et la profondeur de l'empreinte par hectare ont respectivement doublé et quadruplé. On estime qu'actuellement, 45 % des pertes d'azote - soit 5,1 kg N/hab/an ou 60 kg N/ha - proviennent des fumures laissées à l'abandon, faute de n'être reconduites à l'agriculture végétale. Etant donné que la somme des importations de viande bovine, porcine et de lait représente 25 % de l'apport protéique total dans l'alimentation du Parisien et sachant que la fraction végétale de l'alimentation est à priori caractérisée par moins de pertes d'azote que la fraction animale, on estime l'équivalent habitant amont de l'ensemble de l'alimentation du Parisien, à environ 7 Equ/Hab
Le choix d'un système de transport guidé de surface exploité en site propre (TCSP) est un travail complexe et difficile. Les différents systèmes peuvent sembler offrir des services équivalents pour les utilisateurs tandis que manquent souvent les informations nécessaires pour mieux distinguer les différences entre tel ou tel système. L'objectif de cette recherche vise, au-delà d'une présentation des différents systèmes guidés de surface qui structurent les réseaux de transport public en France, à procéder à une analyse comparative afin de mieux guider les choix des collectivités territoriales, dans le contexte des efforts qu'elles conduisent pour promouvoir des transports urbains répondant aux enjeux du développement durable. Les avantages et points faibles de chaque système est analysé et présenté de manière désagrégée. De manière complémentaire, est proposée et discutée une méthode multicritère ELECTRE III permettant d'agréger les résultats obtenus et de proposer le (ou les) système(s) le(s) mieux adapté(s) à différents contextes d'exploitation. Le résultat principal met en évidence le fait que le tramway moderne sur fer occupe une place privilégiée dans la majorité des scenarii. Cependant, le CIVIS, le Translohr, TVR et même le trolleybus ont leur place selon le contexte d'exploitation, dès lors en particulier que sont pris en compte les coûts d'infrastructure et d'exploitation associés. Les résultats de cette recherche nous encouragent en outre à recommander, chaque fois qu'il y a un projet de système de transport de surface, de passer en revue la gamme des systèmes et d'effectuer l'analyse comparative avec les différentes contraintes du lieu et du moment, en y intégrant une vision de moyen et long terme et les effets prévisibles sur l'aménagement urbain
In this paper, we discuss on light management in silicon thin film solar cells, using photonic crystals (PhC) structures. We particularly focus on photovoltaic devices including amorphous silicon absorbers patterned as 2D PhCs. Physical principles and design rules leading to the optimized configuration of the patterned cell are discussed by means of optical simulations performed on realistic thin film solar cell stacks. Theoretically, a maximum 40%rel increase of integrated absorption in the a-Si:H layer of the patterned cell is expected compared to the unpatterned case. Moreover, both simulation and optical characterization of the fabricated cells demonstrate the robustness of their optical properties with regards to the angle of incidence of the light and to the fabrication induced defects in the PhCs. Finally, the impact of the surface recombination due to the generation of new free surfaces with higher defect densities is addressed. We demonstrate that patterning still induces a substantial increase of the conversion efficiency, with a reasonable surface recombination velocity.
Le décrochage est un phénomène aérodynamique instationnaire susceptible d'apparaître sur de nombreux profils aérodynamiques. Il résulte d'un décollement important de l'écoulement vis-à-vis de la paroi de l'aile et dégrade considérablement les performances de vol. Sur certains profils de pales d'hélicoptères, d'éoliennes ou de rotors, ce phénomène se produit dans des conditions d'utilisation normales et justifie la recherche de méthodes de modélisation accessibles industriellement. Le décrochage est initié au bord d'attaque par l'apparition d'une petite région de recirculation de fluide appelée bulbe de décollement laminaire où l'écoulement transitionne de l'état laminaire vers l'état turbulent. Ce phénomène encore mal connu met en jeu transition et écoulements hors équilibre auxquels les outils de modélisation RANS habituellement employés ne sont pas adaptés. Dans cette étude, un bulbe transitionnel typique d'un écoulement de bord d'attaque de pale d'hélicoptère (profil OA209 à un nombre de Reynolds Rec∞=1.8x106 et 15° d'incidence) est isolé sur une plaque plane. Une simulation DNS de cet écoulement est réalisée à l'aide du logiciel FUNk de l'ONERA afin de servir de base de données pour l'amélioration des modèles RANS. L'évolution des bilans de l'équation de transport de l'énergie cinétique turbulente ainsi que les principales hypothèses RANS (isotropie de la turbulence, Boussinesq, équilibre production/dissipation) sont analysées. Une étude des principaux modèles RANS développés dans le logiciel elsA de l'ONERA est ensuite réalisée en pondérant les grandeurs turbulentes par une fonction de transition reproduisant l'intermittence de la turbulence. Le modèle k-ω de Wilcox couplé à une fonction de transition optimisée a donné les résultats les plus proches de la DNS et a donc été l'objet d'une analyse plus approfondie, notamment une évaluation des principales équations bilans et une application de ce modèle et de sa méthode de transition à un cas de transition naturelle de plaque plane.
Ce travail s'inscrit dans le contexte de la modélisation et de la prévision de la durée de vie des aubes de turbine haute pression des turbines à gaz. Ces pièces sont réalisées en superalliage monocristallin base nickel tel que le MC2, matériau principal de l'étude. En service, ces dernières sont soumises à des conditions extrêmes de température et de contrainte. Des régimes d'urgence, dits O.E.I. (.One Engine Inoperative.), peuvent aussi survenir sur un hélicoptère bi-moteur : un des deux moteurs s'arrête ce qui provoque une augmentation de la température en sortie de chambre de combustion pour le moteur restant en fonctionnement. Dans le cadre de ce travail, le comportement anisotherme en fluage et en fatigue/fluage du superalliage monocristallin a été étudié afin de déterminer les répercussions des surchauffes à 1200. sur le comportement mécanique ultérieur à 1050. Il a pu être déterminé que le temps de pré-endommagement avant la surchauffe joue un rôle capital vis-à-vis de la durée de vie post-surchauffe. Cette influence est très dépendante de l'état microstructural du matériau sur lequel est réalisée la surchauffe (morphologie des précipités γ ', contraintes de cohérence entre les phases γ et γ '). Du point de vue des mécanismes d'endommagement, il a aussi été constaté que le niveau de température a une importance majeure en modifiant les contraintes de cohérence entre les deux phases γ et γ '. L'état microstructural jouant un rôle majeur sur la durée de vie lors des essais isothermes et anisothermes, une étude de l'évolution de la microstructure γ /γ' autour des particules de phase intermétallique μ a été faite, ainsi qu'une mesure expérimentale de l'évolution de la porosité, mesurée par des analyses tomographiques grâce à des essais de fluage multi-interrompus à haute température. Ceci a permis d'aboutir à un paramètre de dommage, à la frontière entre métallurgie et mécanique, prenant en compte les évolutions microstructurales. La coalescence orientée se déroulant à haute température, connue sous le nom de mise en radeaux, a une forte influence sur le comportement et l'endommagement des superalliages monocristallins. Ainsi, un nouveau modèle de mise en radeaux, prenant en compte la vitesse de sollicitation, a été implémenté dans le modèle de plasticité cristalline couplé comportement/endommagement Polystar. Ceci a permis d'améliorer la modélisation des essais longs. D'autres modifications ont été effectuées afin d'améliorer la modélisation lors des essais cycliques et de relaxation. Ce nouveau modèle a été testé et validé sur une éprouvette bi-entaillée générant des champs mécaniques multiaxiaux pendant un essai de fluage complexe anisotherme.
The paper proposes an observability analysis and estimation schemes for specific growth rates for a wastewater treatment process. A 2-stage model of 6 dynamic states is assumed, describing the acidogenesis and methanogenesis of two different populations of microorganisms (acidogenic and methanogenic), and the evaluation of the total carbon dioxide production including the soluble part. The main result is that the specific growth rates of the two populations of bacteria can be stability estimated only from easily measured quantities -- the dilution rate and the flow rates of methane and carbon dioxide in the biogas.
Neural fields equations describe the activity of neural populations at a mesoscopic level. Although the early derivation of these equations introduced space dependent delays coming from the finite speed of signal propagation along axons, there has been few studies concerning their role in shaping the dynamics of neural activity. This is mainly due to the lack of analytical tractable models. On the other hand, constant delays have to be introduced to model the synaptic transmission and the spike initiation dynamics. By incorporating the two kind of delays in the neural fields equations, we are able to find the Hopf bifurcation curves analytically as well as the normal forms of the main bifurcations. This allows an in-depth study of two different types of connectivity that reveals a surprisingly rich dynamical portrait because the connectivity and the space dependent delays couple dynamically. In particular, the shape of the connectivity strongly influences the spatiotemporal dynamics.
Autism spectrum disorders (ASD) are a heterogeneous group of neurodevelopmental disorders with a complex inheritance pattern. While many rare variants in synaptic proteins have been identified in patients with ASD, little is known about their effects at the synapse and their interactions with other genetic variations. Here, following the discovery of two de novo SHANK2 deletions by the Autism Genome Project, we identified a novel 421 kb de novo SHANK2 deletion in a patient with autism. We then sequenced SHANK2 in 455 patients with ASD and 431 controls and integrated these results with those reported by Berkel et al. 2010 (n = 396 patients and n = 659 controls). We observed a significant enrichment of variants affecting conserved amino acids in 29 of 851 (3.4%) patients and in 16 of 1,090 (1.5%) controls (P = 0.004, OR = 2.37, 95% CI = 1.23-4.70). In neuronal cell cultures, the variants identified in patients were associated with a reduced synaptic density at dendrites compared to the variants only detected in controls (P = 0.0013). Interestingly, the three patients with de novo SHANK2 deletions also carried inherited CNVs at 15q11-q13 previously associated with neuropsychiatric disorders. In two cases, the nicotinic receptor CHRNA7 was duplicated and in one case the synaptic translation repressor CYFIP1 was deleted. These results strengthen the role of synaptic gene dysfunction in ASD but also highlight the presence of putative modifier genes, which is in keeping with the "multiple hit model" for ASD. A better knowledge of these genetic interactions will be necessary to understand the complex inheritance pattern of ASD.
Autism Spectrum Disorders (ASD) are highly heritable and characterised by impairments in social interaction and communication, and restricted and repetitive behaviours. Considering four sets of de novo copy number variants (CNVs) identified in 181 individuals with autism and exploiting mouse functional genomics and known protein-protein interactions, we identified a large and significantly interconnected interaction network. This network contains 187 genes affected by CNVs drawn from 45% of the patients we considered and 22 genes previously implicated in ASD, of which 192 form a single interconnected cluster. On average, those patients with copy number changed genes from this network possess changes in 3 network genes, suggesting that epistasis mediated through the network is extensive. Correspondingly, genes that are highly connected within the network, and thus whose copy number change is predicted by the network to be more phenotypically consequential, are significantly enriched among patients that possess only a single ASD-associated network copy number changed gene (p = 0.002). Strikingly, deleted or disrupted genes from the network are significantly enriched in GO-annotated positive regulators (2.3-fold enrichment, corrected p=261025), whereas duplicated genes are significantly enriched in GO-annotated negative regulators (2.2-fold enrichment, corrected p = 0.005). The direction of copy change is highly informative in the context of the network, providing the means through which perturbations arising from distinct deletions or duplications can yield a common outcome. These findings reveal an extensive ASD-associated molecular network, whose topology indicates ASD-relevant mutational deleteriousness and that mechanistically details how convergent aetiologies can result extensively from CNVs affecting pathways causally implicated in ASD.
The estimation of the concentration of an infectious agent in the environment is a key step to trigger an alert when there is a bio- logical threat. This concentration can be obtained trough a quantitative polymerase chain reaction (qPCR). Nevertheless, standard real-time pro- cedure do not address detection delay which is a main concern in alert triggering. Therefore, we propose a method based on Lasso regression and CUSUM change detection to accurately estimate the concentration while minimizing the detection delay. The trade-off between accuracy and delay can be managed through a parameter. We compare our results with those found by a standard method (threshold method) and promising results are obtained.
High-throughput sequencing is now regularly used for studies of the transcriptome (RNA-seq), particularly for comparisons among experimental conditions. For the time being, a limited number of biological replicates are typically considered in such experiments, leading to low detection power for differential expression. As their cost continues to decrease, it is likely that additional follow-up studies will be conducted to re-address the same biological question. We demonstrate how p-value combination techniques previously used for microarray meta-analyses can be used for the differential analysis of RNA-seq data from multiple related studies. These techniques are compared to a negative binomial generalized linear model (GLM) including a fixed study effect on simulated data and real data on human melanoma cell lines. The GLM with fixed study effect performed well for low inter-study variation and small numbers of studies, but was outperformed by the meta-analysis methods for moderate to large inter-study variability and larger numbers of studies. To conclude, the p-value combination techniques illustrated here are a valuable tool to perform differential meta-analyses of RNA-seq data by appropriately accounting for biological and technical variability within studies as well as additional study-specific effects. An R package metaRNASeq is available on the R Forge.
This paper considers the problem of finding a meaningful template function that represents the common pattern of a sample of curves. To address this issue, a novel algorithm based on a robust version of the isometric featuring mapping (Isomap) algorithm is developed. Assuming that the functional data lie on an intrinsically low-dimensional smooth manifold with unknown underlying structure, we propose an approximation of the geodesic distance. This approximation is used to compute the corresponding empirical Fréchet median function, which provides an intrinsic estimator of the template function. Unlike the Isomap method, the algorithm has the advantage of being parameter free and easier to use. Comparisons with other methods, with both simulated and real datasets, show that the algorithm works well and outperforms these methods.
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