Recherche avancée sur les thèses de l'INSA de Lyon

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Mangiante Gino. "Green" and innovative chemical modifications of cellulose fibers. 2013 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Ce projet de recherche mené en collaboration avec le CTP (Centre Technique du papier) a eu comme objectif de mettre en place une stratégie de greffage de polymères sur des fibres de cellulose via Chimie Click dans l'eau et dans des conditions douces et respectueuses de l'environnement afin de conférer de nouvelles propriétés mécaniques aux papiers résultants. La première étape a été d'élaborer une fonctionnalisation alcyne des fibres dans des conditions douces dans l'eau ou dans un mélange eau/isopropanol permettant à la fois une fonctionnalisation conséquente tout en préservant la cristallinité de la cellulose, la structure fibre et les propriétés mécaniques. Différentes méthodes de microscopie ont été utilisées pour mieux comprendre l'impact de la fonctionnalisation sur les propriétés mécaniques. Afin d'améliorer les propriétés mécaniques du papier, le greffage sur les fibres de polyéthers d'alkyle fonctionnalisés azoture a été réalisé dans l'eau par cycloaddition de Huisgen d'azoture-alcyne catalysée par le cuivre (II) (CuAAC). Plusieurs polymères de natures différentes (poly(éthylène glycol) et poly[(éthylène glycol)-stat-(propylène glycol)]), de différentes masses molaires et fonctionnalités (mono- ou difonctionnels) ont été liés aux fibres de cellulose. L'ajout de chaînes de poly(éthylène glycol) s'est avéré avoir un effet lubrifiant entraînant une légère diminution de l'indice de traction mais une augmentation importante de la flexibilité du papier. De plus, le greffage de polymères difonctionnels a démontré des propriétés originales de résistance à l'eau sans changer la nature hydrophile des fibres de cellulose. Enfin, le couplage Thiol-Yne a permis de fixer de petites molécules hydrosolubles fonctionnalisées thiol sur des fibres modifiées alcyne en s'affranchissant du cuivre nécessaire à la réalisation de la réaction de CuAAC.
This research project, in collaboration with CTP (Centre Technique du Papier), aimed at developing chemical pathway in water to graft polymers on cellulose fibers via Click Chemistry in eco-friendly and non-degrading conditions conferring new mechanical properties upon the resulting paper sheets. A first step was to develop a green alkyne derivatization method in mild conditions through pure water or water/isopropanol mixture allowing for a substantial alkyne functionalization without jeopardizing the cellulose crystallinity, the fiber structure, and maintaining good mechanical properties of the cellulose fibers and resulting paper sheets. To better understand how the functionalization impacts the mechanical properties, several microscopy methods were employed. Then, aiming at improving mechanical properties of the resulting paper, grafting of azidefunctionalized polyoxyalkylenes on alkyne-modified fibers was achieved via Copper(II)-Catalyzed Alkyne-Azide Cycloaddition (CuAAC) in pure water. Water soluble polymers of different nature (poly(ethylene glycol) or poly[(ethylene glycol)-stat-(propylene glycol)]), with different molar mass and functionality (one or two azide groups per macromolecular chain) were successfully attached on cellulose fibers. Grafting of PEG chains involved a slight decrease of the tensile index but a drastic increase of the flexibility of the paper sheet. Interestingly, fibers grafted with difunctional polymers demonstrated an original water resistance maintaining the hydrophilic nature of fibers. Finally, Thiol-Yne reaction was successfully carried out to attach small water soluble thiol-bearing reagents on alkyne-functionalized fibers in water as a metal-free alternative to CuAAC reaction.
Mot(s) clés libre(s) : Fibre de cellulose, Matériau hybride, Greffe de polymère, Fonctionnalisation alcyne, Thiol-Yne, Milieu aqueux, Résistance à l'eau, Microscopie confocale, Paper sludge, Cellulose fiber, Hybrid material, Polymer graft, Click chemistry, Alkyne functionalization, Water resistance, Confocal microscopy, Aqueous medium
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Mangiante Gino. "Green" and innovative chemical modifications of cellulose fibers. 2013 / Thèses / accès numérique réservé
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Ce projet de recherche mené en collaboration avec le CTP (Centre Technique du papier) a eu comme objectif de mettre en place une stratégie de greffage de polymères sur des fibres de cellulose via Chimie Click dans l'eau et dans des conditions douces et respectueuses de l'environnement afin de conférer de nouvelles propriétés mécaniques aux papiers résultants. La première étape a été d'élaborer une fonctionnalisation alcyne des fibres dans des conditions douces dans l'eau ou dans un mélange eau/isopropanol permettant à la fois une fonctionnalisation conséquente tout en préservant la cristallinité de la cellulose, la structure fibre et les propriétés mécaniques. Différentes méthodes de microscopie ont été utilisées pour mieux comprendre l'impact de la fonctionnalisation sur les propriétés mécaniques. Afin d'améliorer les propriétés mécaniques du papier, le greffage sur les fibres de polyéthers d'alkyle fonctionnalisés azoture a été réalisé dans l'eau par cycloaddition de Huisgen d'azoture-alcyne catalysée par le cuivre (II) (CuAAC). Plusieurs polymères de natures différentes (poly(éthylène glycol) et poly[(éthylène glycol)-stat-(propylène glycol)]), de différentes masses molaires et fonctionnalités (mono- ou difonctionnels) ont été liés aux fibres de cellulose. L'ajout de chaînes de poly(éthylène glycol) s'est avéré avoir un effet lubrifiant entraînant une légère diminution de l'indice de traction mais une augmentation importante de la flexibilité du papier. De plus, le greffage de polymères difonctionnels a démontré des propriétés originales de résistance à l'eau sans changer la nature hydrophile des fibres de cellulose. Enfin, le couplage Thiol-Yne a permis de fixer de petites molécules hydrosolubles fonctionnalisées thiol sur des fibres modifiées alcyne en s'affranchissant du cuivre nécessaire à la réalisation de la réaction de CuAAC.
This research project, in collaboration with CTP (Centre Technique du Papier), aimed at developing chemical pathway in water to graft polymers on cellulose fibers via Click Chemistry in eco-friendly and non-degrading conditions conferring new mechanical properties upon the resulting paper sheets. A first step was to develop a green alkyne derivatization method in mild conditions through pure water or water/isopropanol mixture allowing for a substantial alkyne functionalization without jeopardizing the cellulose crystallinity, the fiber structure, and maintaining good mechanical properties of the cellulose fibers and resulting paper sheets. To better understand how the functionalization impacts the mechanical properties, several microscopy methods were employed. Then, aiming at improving mechanical properties of the resulting paper, grafting of azidefunctionalized polyoxyalkylenes on alkyne-modified fibers was achieved via Copper(II)-Catalyzed Alkyne-Azide Cycloaddition (CuAAC) in pure water. Water soluble polymers of different nature (poly(ethylene glycol) or poly[(ethylene glycol)-stat-(propylene glycol)]), with different molar mass and functionality (one or two azide groups per macromolecular chain) were successfully attached on cellulose fibers. Grafting of PEG chains involved a slight decrease of the tensile index but a drastic increase of the flexibility of the paper sheet. Interestingly, fibers grafted with difunctional polymers demonstrated an original water resistance maintaining the hydrophilic nature of fibers. Finally, Thiol-Yne reaction was successfully carried out to attach small water soluble thiol-bearing reagents on alkyne-functionalized fibers in water as a metal-free alternative to CuAAC reaction.
Mot(s) clés libre(s) : Fibre de cellulose, Matériau hybride, Greffe de polymère, Fonctionnalisation alcyne, Thiol-Yne, Milieu aqueux, Résistance à l'eau, Microscopie confocale, Paper sludge, Cellulose fiber, Hybrid material, Polymer graft, Click chemistry, Alkyne functionalization, Water resistance, Confocal microscopy, Aqueous medium
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Labbe Benoit. A contribution to synchronization of the sliding-mode control-based integrated step-down DC/DC converter. 2013 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
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Les téléphones et tablettes de dernière génération embarquent une puissance de calcul numérique très importante nécessitant une puissance électrique d'alimentation toute aussi significative. Afin de réduire la consommation énergétique des composants numériques complexes des terminaux mobiles, des techniques de modulation dynamique de la tension d'alimentation et de la fréquence de fonctionnement du cœur de calcul numérique sont utilisées. Le convertisseur DC/DC qui assure l alimentation du cœur numérique doit donc faire face à de forts transitoires de charge, de tension de référence et de tension de source. Le contrôle en mode glissant d'un convertisseur DC/DC permet un bon compromis entre les performances transitoires du convertisseur, la réalisation via des composants analogiques et la puissance dissipée par le contrôleur. C'est pourquoi ce type de contrôle apparait être adapté au contrôle de convertisseurs DC/DC alimentant des cœurs numériques. Cette thèse a pour objet l'étude des alimentations sur carte électronique où le contrôleur et l'étage de puissance sont intégrés sur puce tandis que les composants de puissance passifs sont montés sur le circuit imprimé. Le contrôle en mode glissant à fréquence de découpage fixe d'un convertisseur DC/DC a été démontré avec des résultats significatifs. Cependant les performances transitoires d'un tel convertisseur sont amoindries en raison des délais introduits par une fréquence de découpage fixe. Une nouvelle structure de régulation de fréquence de découpage d'un convertisseur DC/DC contrôlé en mode glissant est proposée dans cette thèse. Cette structure régule la fréquence de découpage moyenne du convertisseur tout en maintenant la réponse transitoire du convertisseur asynchrone par rapport à l'horloge de référence. Une analyse de stabilité qui prend en compte les spécificités d'un tel système est aussi proposée. Le convertisseur a été conçu sur un procédé CMOS 130nm de STMicroelectronics. La fréquence de découpage est maintenue volontairement faible pour conserver un rendement élevé avec des composants passifs externes. Le prototype présente un rendement supérieur à 80% entre 2.4mW et 960mW de puissance de sortie.
Mobile applications necessitate nowadays huge digital-resources. Power management of a digital System-On-Chip (SOC) is based on dynamic voltage scaling. DC/DC converters used to supply the digital SoCs are facing stringent constraints with respect to load-transients, line-transients and reference tracking. Hysteretic control is known as the most convenient control scheme with a fair trade-off between transient performances, analog implementation and power consumption, particularly for one-phase architecture. The thesis focuses on-board DC/DC with a significant constraint on footprint (i.e. on components count and values). Fixed switching-frequency hysteretic control has been experimented with significant results. Transient performances are reduced due to latency introduced in the switching frequency control. The present study focuses on the improvement of the concept as well as its implementation and the analysis of stability. A new analog implementation of the sliding-mode control is presented with switching-frequency control using a particular analog phase-locked-loop but preserve transient performances. The DC/DC converter is implemented in CMOS 130nm by STMicroelectronics. The switching frequency range has been voluntarily limited and excludes the possible integration of passive components for the sake of silicon access. A hybrid demonstrator is presented with efficiency higher than 80\% between 2.4 mW and 960 mW output power.
Mot(s) clés libre(s) : Electrotechnique, Téléphone à puissance de calcul numérique, Convertisseur DC-DC, Composant de puissance intégré, Contrôle en mode glissant, Electrotechnics, DC-to-DC Converter, Integrated power component, Frequency control
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Labbe Benoit. A contribution to synchronization of the sliding-mode control-based integrated step-down DC/DC converter. 2013 / Thèses / accès numérique réservé
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Les téléphones et tablettes de dernière génération embarquent une puissance de calcul numérique très importante nécessitant une puissance électrique d'alimentation toute aussi significative. Afin de réduire la consommation énergétique des composants numériques complexes des terminaux mobiles, des techniques de modulation dynamique de la tension d'alimentation et de la fréquence de fonctionnement du cœur de calcul numérique sont utilisées. Le convertisseur DC/DC qui assure l alimentation du cœur numérique doit donc faire face à de forts transitoires de charge, de tension de référence et de tension de source. Le contrôle en mode glissant d'un convertisseur DC/DC permet un bon compromis entre les performances transitoires du convertisseur, la réalisation via des composants analogiques et la puissance dissipée par le contrôleur. C'est pourquoi ce type de contrôle apparait être adapté au contrôle de convertisseurs DC/DC alimentant des cœurs numériques. Cette thèse a pour objet l'étude des alimentations sur carte électronique où le contrôleur et l'étage de puissance sont intégrés sur puce tandis que les composants de puissance passifs sont montés sur le circuit imprimé. Le contrôle en mode glissant à fréquence de découpage fixe d'un convertisseur DC/DC a été démontré avec des résultats significatifs. Cependant les performances transitoires d'un tel convertisseur sont amoindries en raison des délais introduits par une fréquence de découpage fixe. Une nouvelle structure de régulation de fréquence de découpage d'un convertisseur DC/DC contrôlé en mode glissant est proposée dans cette thèse. Cette structure régule la fréquence de découpage moyenne du convertisseur tout en maintenant la réponse transitoire du convertisseur asynchrone par rapport à l'horloge de référence. Une analyse de stabilité qui prend en compte les spécificités d'un tel système est aussi proposée. Le convertisseur a été conçu sur un procédé CMOS 130nm de STMicroelectronics. La fréquence de découpage est maintenue volontairement faible pour conserver un rendement élevé avec des composants passifs externes. Le prototype présente un rendement supérieur à 80% entre 2.4mW et 960mW de puissance de sortie.
Mobile applications necessitate nowadays huge digital-resources. Power management of a digital System-On-Chip (SOC) is based on dynamic voltage scaling. DC/DC converters used to supply the digital SoCs are facing stringent constraints with respect to load-transients, line-transients and reference tracking. Hysteretic control is known as the most convenient control scheme with a fair trade-off between transient performances, analog implementation and power consumption, particularly for one-phase architecture. The thesis focuses on-board DC/DC with a significant constraint on footprint (i.e. on components count and values). Fixed switching-frequency hysteretic control has been experimented with significant results. Transient performances are reduced due to latency introduced in the switching frequency control. The present study focuses on the improvement of the concept as well as its implementation and the analysis of stability. A new analog implementation of the sliding-mode control is presented with switching-frequency control using a particular analog phase-locked-loop but preserve transient performances. The DC/DC converter is implemented in CMOS 130nm by STMicroelectronics. The switching frequency range has been voluntarily limited and excludes the possible integration of passive components for the sake of silicon access. A hybrid demonstrator is presented with efficiency higher than 80\% between 2.4 mW and 960 mW output power.
Mot(s) clés libre(s) : Electrotechnique, Téléphone à puissance de calcul numérique, Convertisseur DC-DC, Composant de puissance intégré, Contrôle en mode glissant, Electrotechnics, DC-to-DC Converter, Integrated power component, Frequency control
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Da Silva Rafael Ferreira. A science-gateway for workflow executions : Online and non-clairvoyant self-healing of workflow executions on grids. 2013 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
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Les science-gateways, telles que la Plate-forme d'Imagerie Virtuelle (VIP), permettent l'accès à un grand nombre de ressources de calcul et de stockage de manière transparente. Cependant, la quantité d'informations et de couches intergicielles utilisées créent beaucoup d'échecs et d'erreurs de système. Dans la pratique, ce sont souvent les administrateurs du système qui contrôlent le déroulement des expériences en réalisant des manipulations simples mais cruciales, comme par exemple replanifier une tâche, redémarrer un service, supprimer une exécution défaillante, ou copier des données dans des unités de stockages fiables. De cette manière, la qualité de service fournie est correcte mais demande une intervention humaine importante. Automatiser ces opérations constitue un défi pour deux raisons. Premièrement, la charge de la plate-forme est en ligne, c est-à-dire que de nouvelles exécutions peuvent se présenter à tout moment. Aucune prédiction sur l activité des utilisateurs n'est donc possible. De fait, les modèles, décisions et actions considérés doivent rester simples et produire des résultats pendant l exécution de l'application. Deuxièmement, la plate-forme est non-clairvoyante à cause du manque d'information concernant les applications et ressources en production. Les ressources de calcul sont d'ordinaire fournies dynamiquement par des grappes hétérogènes, des clouds ou des grilles de volontaires, sans estimation fiable de leur disponibilité ou de leur caractéristiques. Les temps d'exécution des applications sont difficilement estimables également, en particulier dans le cas de ressources de calculs hétérogènes. Dans ce manuscrit, nous proposons un mécanisme d'auto-guérison pour la détection autonome et traitement des incidents opérationnels dans les exécutions des chaînes de traitement. Les objets considérés sont modélisés comme des automates finis à états flous (FuSM) où le degré de pertinence d'un incident est déterminé par un processus externe de guérison. Les modèles utilisés pour déterminer le degré de pertinence reposent sur l'hypothèse que les erreurs, par exemple un site ou une invocation se comportant différemment des autres, sont rares. Le mécanisme d'auto-guérison détermine le seuil de gravité des erreurs à partir de l'historique de la plate-forme. Un ensemble d'actions spécifiques est alors sélectionné par règle d'association en fonction du niveau d'erreur.
Science gateways, such as the Virtual Imaging Platform (VIP), enable transparent access to distributed computing and storage resources for scientific computations. However, their large scale and the number of middleware systems involved in these gateways lead to many errors and faults. In practice, science gateways are often backed by substantial support staff who monitors running experiments by performing simple yet crucial actions such as rescheduling tasks, restarting services, killing misbehaving runs or replicating data files to reliable storage facilities. Fair quality of service (QoS) can then be delivered, yet with important human intervention. Automating such operations is challenging for two reasons. First, the problem is online by nature because no reliable user activity prediction can be assumed, and new workloads may arrive at any time. Therefore, the considered metrics, decisions and actions have to remain simple and to yield results while the application is still executing. Second, it is non-clairvoyant due to the lack of information about applications and resources in production conditions. Computing resources are usually dynamically provisioned from heterogeneous clusters, clouds or desktop grids without any reliable estimate of their availability and characteristics. Models of application execution times are hardly available either, in particular on heterogeneous computing resources. In this thesis, we propose a general self-healing process for autonomous detection and handling of operational incidents in workflow executions. Instances are modeled as Fuzzy Finite State Machines (FuSM) where state degrees of membership are determined by an external healing process. Degrees of membership are computed from metrics assuming that incidents have outlier performance, e.g. a site or a particular invocation behaves differently than the others. Based on incident degrees, the healing process identifies incident levels using thresholds determined from the platform history. A specific set of actions is then selected from association rules among incident levels.
Mot(s) clés libre(s) : Informatique, Système distribué, Plateforme scientifique, Multitraitement de données, Workflow, Détection autonome d'erreurs, Traitement des erreurs, Information technology, Distributed system, Science gateway, Data multitreatment, Autonomouserrors detection, Error correction
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Da Silva Rafael Ferreira. A science-gateway for workflow executions : Online and non-clairvoyant self-healing of workflow executions on grids. 2013 / Thèses / accès numérique libre
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Résumé
Les science-gateways, telles que la Plate-forme d'Imagerie Virtuelle (VIP), permettent l'accès à un grand nombre de ressources de calcul et de stockage de manière transparente. Cependant, la quantité d'informations et de couches intergicielles utilisées créent beaucoup d'échecs et d'erreurs de système. Dans la pratique, ce sont souvent les administrateurs du système qui contrôlent le déroulement des expériences en réalisant des manipulations simples mais cruciales, comme par exemple replanifier une tâche, redémarrer un service, supprimer une exécution défaillante, ou copier des données dans des unités de stockages fiables. De cette manière, la qualité de service fournie est correcte mais demande une intervention humaine importante. Automatiser ces opérations constitue un défi pour deux raisons. Premièrement, la charge de la plate-forme est en ligne, c est-à-dire que de nouvelles exécutions peuvent se présenter à tout moment. Aucune prédiction sur l activité des utilisateurs n'est donc possible. De fait, les modèles, décisions et actions considérés doivent rester simples et produire des résultats pendant l exécution de l'application. Deuxièmement, la plate-forme est non-clairvoyante à cause du manque d'information concernant les applications et ressources en production. Les ressources de calcul sont d'ordinaire fournies dynamiquement par des grappes hétérogènes, des clouds ou des grilles de volontaires, sans estimation fiable de leur disponibilité ou de leur caractéristiques. Les temps d'exécution des applications sont difficilement estimables également, en particulier dans le cas de ressources de calculs hétérogènes. Dans ce manuscrit, nous proposons un mécanisme d'auto-guérison pour la détection autonome et traitement des incidents opérationnels dans les exécutions des chaînes de traitement. Les objets considérés sont modélisés comme des automates finis à états flous (FuSM) où le degré de pertinence d'un incident est déterminé par un processus externe de guérison. Les modèles utilisés pour déterminer le degré de pertinence reposent sur l'hypothèse que les erreurs, par exemple un site ou une invocation se comportant différemment des autres, sont rares. Le mécanisme d'auto-guérison détermine le seuil de gravité des erreurs à partir de l'historique de la plate-forme. Un ensemble d'actions spécifiques est alors sélectionné par règle d'association en fonction du niveau d'erreur.
Science gateways, such as the Virtual Imaging Platform (VIP), enable transparent access to distributed computing and storage resources for scientific computations. However, their large scale and the number of middleware systems involved in these gateways lead to many errors and faults. In practice, science gateways are often backed by substantial support staff who monitors running experiments by performing simple yet crucial actions such as rescheduling tasks, restarting services, killing misbehaving runs or replicating data files to reliable storage facilities. Fair quality of service (QoS) can then be delivered, yet with important human intervention. Automating such operations is challenging for two reasons. First, the problem is online by nature because no reliable user activity prediction can be assumed, and new workloads may arrive at any time. Therefore, the considered metrics, decisions and actions have to remain simple and to yield results while the application is still executing. Second, it is non-clairvoyant due to the lack of information about applications and resources in production conditions. Computing resources are usually dynamically provisioned from heterogeneous clusters, clouds or desktop grids without any reliable estimate of their availability and characteristics. Models of application execution times are hardly available either, in particular on heterogeneous computing resources. In this thesis, we propose a general self-healing process for autonomous detection and handling of operational incidents in workflow executions. Instances are modeled as Fuzzy Finite State Machines (FuSM) where state degrees of membership are determined by an external healing process. Degrees of membership are computed from metrics assuming that incidents have outlier performance, e.g. a site or a particular invocation behaves differently than the others. Based on incident degrees, the healing process identifies incident levels using thresholds determined from the platform history. A specific set of actions is then selected from association rules among incident levels.
Mot(s) clés libre(s) : Informatique, Système distribué, Plateforme scientifique, Multitraitement de données, Workflow, Détection autonome d'erreurs, Traitement des erreurs, Information technology, Distributed system, Science gateway, Data multitreatment, Autonomouserrors detection, Error correction
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Mayer Tobias René. Achieving collaboration in distributed systems deployed over selfish peers. 2013 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
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Les réseaux actuels sont souvent caractérisés par une intégration dynamique de nœuds étrangers. La possibilité qu'une entité dissidente égoïste exploite un nœud augmente alors, ce qui peut constituer une violation du protocole de collaboration en vue d'accroître un avantage personnel. Si de telles violations diffèrent des objectifs du système, elles peuvent même être considérées comme une attaque. Si des techniques de tolérance aux fautes existent pour affaiblir l'impact sur le système, celui-ci ne peut pas totalement se prémunir de ce type d'attaque. Cela justifie la nécessité d'une approche pour maintenir un degré de collaboration nœuds égoïstes dans les systèmes distribues. Dans cette thèse, nous considérons le problème d'atteindre un niveau ciblé de collaboration dans une architecture répartie intégrant des nœuds égoïstes, qui ont intérêt à violer le protocole de collaboration pour tirer parti du système. L'architecture et le protocole seront modifies le moins possible. Un mécanisme d'inspection de chaque nœud sera mis en place pour décider de la légitimité de ses interactions avec ses voisins. Le concepteur du système d'inspection est confronté avec une situation complexe. Il doit corréler plusieurs aspects tels que les circonstances particulières de l'environnement ou des préférences individuelles du nœud. En outre, il doit tenir compte du fait que les nœuds peuvent connaitre l'état de ses voisins et construire ses décisions en conséquence. La surveillance proposée dans cette thèse correspond à une classe de modèles de la théorie des jeux connus sous le nom Inspection Game (IG). Ils modélisent la situation générale où un inspecteur vérifie par des inspections du comportement correct d'une autre partie, appelée inspectee. Toutefois, les inspections sont coûteuses et les ressources de l'inspecteur sont limitées. Par conséquent, une surveillance complète n'est pas envisageable et un inspecteur tentera de minimiser les inspections. Dans cette thèse, le modèle initial IG est enrichi par la possibilité d'apparition de faux négatifs, c'est à dire la probabilité qu'une violation ne soit pas détectée lors d'une inspection. Appliqué sur des systèmes distribués, cette approche permet de modéliser les choix collaboratifs de chacun des acteurs (violer le protocole ou pas, inspecter ou pas). Comme résultat, le modèle IG retourne les paramètres du système pour atteindre le niveau de collaboration souhaité. L'approche est conçue comme un framework. Elle peut donc s'adapter à toutes les architectures et toutes les techniques de fiabilité. Cette approche IG sera présentée à l'aide d'un exemple concret d'architecture Publish/Subscribe. L'approche du jeu d'inspection de cette thèse pour objectif de sécuriser l'ensemble du protocole de collaboration. Ceci constitue un nouveau concept de mécanisme de fiabilité. [...]
Today s networks are often characterized by a free aggregation of independent nodes. Thus, the possibility increases that a selfish party operates a node, which may violate the collaborative protocol in order to increase a personal benefit. If such violations differ from the system goals they can even be considered as attack. Current fault-tolerance techniques may weaken the harmful impact to some degree but they cannot always prevent them. Furthermore, the several architectures differ in their fault-tolerance capabilities. This emphasizes the need for approaches able to achieve collaboration from selfish nodes in distributed systems. In this PhD thesis, we consider the problem of attaining a targeted level of collaboration in a distributed architecture deployed over rational selfish nodes. They have interest in deviating from the collaborative protocol to increase a personal benefit. In order to cover a broad spectrum of systems, we do not modify the collaborative protocol itself. Instead, we propose to add a monitoring logic to inspect the correctness of a node s behaviour. The designer of the monitoring system is faced with a complex and dynamic situation. He needs to consider aspects such as the specific circumstances (e.g. message traffic), the inspection effort or the node s individual preferences. Furthermore, he should consider that each agent could be aware of the other agents preferences as well as selfishness and perform strategic choices consequently. This complex and interdependent setup corresponds to a class of Game Theory (GT) known as Inspection Games (IG). They model the general situation where an inspector verifies through inspections the correct behaviour of another party, called inspectee. However, inspections are costly and the inspector s resources are limited. Hence, a complete surveillance is not possible and an inspector will try to minimize the inspections. In this thesis, the initial IG model is enriched by the possibility that a violation is not detected during an inspection (false negatives). Applied to distributed systems, the IG is used to model the network participants strategy choice. As outcome, it enables to calculate system parameters to attain the desired collaboration value. The approach is designed as generic framework. It can be therefore applied to any architecture considering any selfish goal and any reliability technique. For the sake of concreteness, we will discuss the IG approach by means of the illustrative case of a Publish/Subscribe architecture. The IG framework of this thesis secures the whole collaborative protocol by a monitoring approach. This represents a new way in terms of reliability mechanisms. The applicability is furthermore supported by the software library RCourse. Simplifying robustness evaluations of distributed systems, it is suitable for model verification and parameter calibration.
Mot(s) clés libre(s) : Informatique, Réseaux informatiques, Disponib, Securité, Modélisation des systèmes répartis, Théorie des jeux, Inspection games, Information technology, Networks, Reliability, Availability, Security, Modeling of distributed systems, Games theory
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Mayer Tobias René. Achieving collaboration in distributed systems deployed over selfish peers. 2013 / Thèses / accès numérique libre
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Les réseaux actuels sont souvent caractérisés par une intégration dynamique de nœuds étrangers. La possibilité qu'une entité dissidente égoïste exploite un nœud augmente alors, ce qui peut constituer une violation du protocole de collaboration en vue d'accroître un avantage personnel. Si de telles violations diffèrent des objectifs du système, elles peuvent même être considérées comme une attaque. Si des techniques de tolérance aux fautes existent pour affaiblir l'impact sur le système, celui-ci ne peut pas totalement se prémunir de ce type d'attaque. Cela justifie la nécessité d'une approche pour maintenir un degré de collaboration nœuds égoïstes dans les systèmes distribues. Dans cette thèse, nous considérons le problème d'atteindre un niveau ciblé de collaboration dans une architecture répartie intégrant des nœuds égoïstes, qui ont intérêt à violer le protocole de collaboration pour tirer parti du système. L'architecture et le protocole seront modifies le moins possible. Un mécanisme d'inspection de chaque nœud sera mis en place pour décider de la légitimité de ses interactions avec ses voisins. Le concepteur du système d'inspection est confronté avec une situation complexe. Il doit corréler plusieurs aspects tels que les circonstances particulières de l'environnement ou des préférences individuelles du nœud. En outre, il doit tenir compte du fait que les nœuds peuvent connaitre l'état de ses voisins et construire ses décisions en conséquence. La surveillance proposée dans cette thèse correspond à une classe de modèles de la théorie des jeux connus sous le nom Inspection Game (IG). Ils modélisent la situation générale où un inspecteur vérifie par des inspections du comportement correct d'une autre partie, appelée inspectee. Toutefois, les inspections sont coûteuses et les ressources de l'inspecteur sont limitées. Par conséquent, une surveillance complète n'est pas envisageable et un inspecteur tentera de minimiser les inspections. Dans cette thèse, le modèle initial IG est enrichi par la possibilité d'apparition de faux négatifs, c'est à dire la probabilité qu'une violation ne soit pas détectée lors d'une inspection. Appliqué sur des systèmes distribués, cette approche permet de modéliser les choix collaboratifs de chacun des acteurs (violer le protocole ou pas, inspecter ou pas). Comme résultat, le modèle IG retourne les paramètres du système pour atteindre le niveau de collaboration souhaité. L'approche est conçue comme un framework. Elle peut donc s'adapter à toutes les architectures et toutes les techniques de fiabilité. Cette approche IG sera présentée à l'aide d'un exemple concret d'architecture Publish/Subscribe. L'approche du jeu d'inspection de cette thèse pour objectif de sécuriser l'ensemble du protocole de collaboration. Ceci constitue un nouveau concept de mécanisme de fiabilité. [...]
Today s networks are often characterized by a free aggregation of independent nodes. Thus, the possibility increases that a selfish party operates a node, which may violate the collaborative protocol in order to increase a personal benefit. If such violations differ from the system goals they can even be considered as attack. Current fault-tolerance techniques may weaken the harmful impact to some degree but they cannot always prevent them. Furthermore, the several architectures differ in their fault-tolerance capabilities. This emphasizes the need for approaches able to achieve collaboration from selfish nodes in distributed systems. In this PhD thesis, we consider the problem of attaining a targeted level of collaboration in a distributed architecture deployed over rational selfish nodes. They have interest in deviating from the collaborative protocol to increase a personal benefit. In order to cover a broad spectrum of systems, we do not modify the collaborative protocol itself. Instead, we propose to add a monitoring logic to inspect the correctness of a node s behaviour. The designer of the monitoring system is faced with a complex and dynamic situation. He needs to consider aspects such as the specific circumstances (e.g. message traffic), the inspection effort or the node s individual preferences. Furthermore, he should consider that each agent could be aware of the other agents preferences as well as selfishness and perform strategic choices consequently. This complex and interdependent setup corresponds to a class of Game Theory (GT) known as Inspection Games (IG). They model the general situation where an inspector verifies through inspections the correct behaviour of another party, called inspectee. However, inspections are costly and the inspector s resources are limited. Hence, a complete surveillance is not possible and an inspector will try to minimize the inspections. In this thesis, the initial IG model is enriched by the possibility that a violation is not detected during an inspection (false negatives). Applied to distributed systems, the IG is used to model the network participants strategy choice. As outcome, it enables to calculate system parameters to attain the desired collaboration value. The approach is designed as generic framework. It can be therefore applied to any architecture considering any selfish goal and any reliability technique. For the sake of concreteness, we will discuss the IG approach by means of the illustrative case of a Publish/Subscribe architecture. The IG framework of this thesis secures the whole collaborative protocol by a monitoring approach. This represents a new way in terms of reliability mechanisms. The applicability is furthermore supported by the software library RCourse. Simplifying robustness evaluations of distributed systems, it is suitable for model verification and parameter calibration.
Mot(s) clés libre(s) : Informatique, Réseaux informatiques, Disponib, Securité, Modélisation des systèmes répartis, Théorie des jeux, Inspection games, Information technology, Networks, Reliability, Availability, Security, Modeling of distributed systems, Games theory
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Pereira Antonio. Acoustic imaging in enclosed spaces. 2013 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Ce travail de recherche porte sur le problème de l'identification des sources de bruit en espace clos. La motivation principale était de proposer une technique capable de localiser et quantifier les sources de bruit à l'intérieur des véhicules industriels, d'une manière efficace en temps. Dans cette optique, la méthode pourrait être utilisée par les industriels à des fins de réduction de bruit, et donc construire des véhicules plus silencieux. Un modèle simplifié basé sur la formulation par sources équivalentes a été utilisé pour résoudre le problème. Nous montrerons que le problème est mal conditionné, dans le sens où il est très sensible face aux erreurs de mesure, et donc des techniques dites de régularisation sont nécessaires. Une étude détaillée de cette question, en particulier le réglage de ce qu'on appelle de paramètre de régularisation, a été important pour assurer la stabilité de la solution. En particulier, un critère de régularisation basé sur une approche bayésienne s'est montré très robuste pour ajuster le paramètre de régularisation de manière optimale. L'application cible concernant des environnements intérieurs relativement grands, nous a imposé des difficultés supplémentaires, à savoir: (a) le positionnement de l'antenne de capteurs à l'intérieur de l'espace; (b) le nombre d'inconnues (sources potentielles) beaucoup plus important que le nombre de positions de mesure. Une formulation par pondération itérative a ensuite été proposé pour surmonter les problèmes ci-dessus de manière à: (1) corriger pour le positionnement de l'antenne de capteurs dans l'habitacle ; (2) obtenir des résultats corrects en terme de quantification des sources identifiées. Par ailleurs, l'approche itérative nous a conduit à des résultats avec une meilleure résolution spatiale ainsi qu'une meilleure dynamique. Plusieurs études numériques ont été réalisées afin de valider la méthode ainsi que d'évaluer sa sensibilité face aux erreurs de modèle. En particulier, nous avons montré que l'approche est affectée par des conditions non-anéchoïques, dans le sens où les réflexions sont identifiées comme des vraies sources. Une technique de post-traitement qui permet de distinguer entre les chemins directs et réverbérants a été étudiée. La dernière partie de cette thèse porte sur des validations expérimentales et applications pratiques de la méthode. Une antenne sphérique constituée d'une sphère rigide et 31 microphones a été construite pour les tests expérimentaux. Plusieurs validations académiques ont été réalisées dans des environnements semi-anéchoïques, et nous ont illustré les avantages et limites de la méthode. Enfin, l'approche a été testé dans une application pratique, qui a consisté à identifier les sources de bruit ou faiblesses acoustiques à l'intérieur d'un bus.
This thesis is concerned with the problem of noise source identification in closed spaces. The main motivation was to propose a technique which allows to locate and quantify noise sources within industrial vehicles, in a time-effective manner. In turn, the technique might be used by manufacturers for noise abatement purposes such as to provide quieter vehicles. A simplified model based on the equivalent source formulation was used to tackle the problem. It was shown that the problem is ill-conditioned, in the sense that it is very sensitive to errors in measurement data, thus regularization techniques were required. A detailed study of this issue, in particular the tuning of the so-called regularization parameter, was of importance to ensure the stability of the solution. In particular, a Bayesian regularization criterion was shown to be a very robust approach to optimally adjust the regularization parameter in an automated way. The target application concerns very large interior environments, which imposes additional difficulties, namely: (a) the positioning of the measurement array inside the enclosure; (b) a number of unknowns ("candidate" sources) much larger than the number of measurement positions. An iterative weighted formulation was then proposed to overcome the above issues by: first correct for the positioning of the array within the enclosure and second iteratively solve the problem in order to obtain a correct source quantification. In addition, the iterative approach has provided results with an enhanced spatial resolution and dynamic range. Several numerical studies have been carried out to validate the method as well as to evaluate its sensitivity to modeling errors. In particular, it was shown that the approach is affected by non-anechoic conditions, in the sense that reflections are identified as "real" sources. A post-processing technique which helps to distinguish between direct and reverberant paths has been discussed. The last part of the thesis was concerned with experimental validations and practical applications of the method. A custom spherical array consisting of a rigid sphere and 31 microphones has been built for the experimental tests. Several academic experimental validations have been carried out in semi-anechoic environments, which illustrated the advantages and limits of the method. Finally, the approach was tested in a practical application, which consisted in identifying noise sources inside a bus at driving conditions.
Mot(s) clés libre(s) : Espace clos, Bruit, Sources sonores, Méthode des sources équivalentes, Problème inverse, Acoustics, Enclosed space, Noise, Sound sources, Acoustics imaging, Equivalent sources methods, Inverse problem
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Pereira Antonio. Acoustic imaging in enclosed spaces. 2013 / Thèses / accès numérique libre
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Ce travail de recherche porte sur le problème de l'identification des sources de bruit en espace clos. La motivation principale était de proposer une technique capable de localiser et quantifier les sources de bruit à l'intérieur des véhicules industriels, d'une manière efficace en temps. Dans cette optique, la méthode pourrait être utilisée par les industriels à des fins de réduction de bruit, et donc construire des véhicules plus silencieux. Un modèle simplifié basé sur la formulation par sources équivalentes a été utilisé pour résoudre le problème. Nous montrerons que le problème est mal conditionné, dans le sens où il est très sensible face aux erreurs de mesure, et donc des techniques dites de régularisation sont nécessaires. Une étude détaillée de cette question, en particulier le réglage de ce qu'on appelle de paramètre de régularisation, a été important pour assurer la stabilité de la solution. En particulier, un critère de régularisation basé sur une approche bayésienne s'est montré très robuste pour ajuster le paramètre de régularisation de manière optimale. L'application cible concernant des environnements intérieurs relativement grands, nous a imposé des difficultés supplémentaires, à savoir: (a) le positionnement de l'antenne de capteurs à l'intérieur de l'espace; (b) le nombre d'inconnues (sources potentielles) beaucoup plus important que le nombre de positions de mesure. Une formulation par pondération itérative a ensuite été proposé pour surmonter les problèmes ci-dessus de manière à: (1) corriger pour le positionnement de l'antenne de capteurs dans l'habitacle ; (2) obtenir des résultats corrects en terme de quantification des sources identifiées. Par ailleurs, l'approche itérative nous a conduit à des résultats avec une meilleure résolution spatiale ainsi qu'une meilleure dynamique. Plusieurs études numériques ont été réalisées afin de valider la méthode ainsi que d'évaluer sa sensibilité face aux erreurs de modèle. En particulier, nous avons montré que l'approche est affectée par des conditions non-anéchoïques, dans le sens où les réflexions sont identifiées comme des vraies sources. Une technique de post-traitement qui permet de distinguer entre les chemins directs et réverbérants a été étudiée. La dernière partie de cette thèse porte sur des validations expérimentales et applications pratiques de la méthode. Une antenne sphérique constituée d'une sphère rigide et 31 microphones a été construite pour les tests expérimentaux. Plusieurs validations académiques ont été réalisées dans des environnements semi-anéchoïques, et nous ont illustré les avantages et limites de la méthode. Enfin, l'approche a été testé dans une application pratique, qui a consisté à identifier les sources de bruit ou faiblesses acoustiques à l'intérieur d'un bus.
This thesis is concerned with the problem of noise source identification in closed spaces. The main motivation was to propose a technique which allows to locate and quantify noise sources within industrial vehicles, in a time-effective manner. In turn, the technique might be used by manufacturers for noise abatement purposes such as to provide quieter vehicles. A simplified model based on the equivalent source formulation was used to tackle the problem. It was shown that the problem is ill-conditioned, in the sense that it is very sensitive to errors in measurement data, thus regularization techniques were required. A detailed study of this issue, in particular the tuning of the so-called regularization parameter, was of importance to ensure the stability of the solution. In particular, a Bayesian regularization criterion was shown to be a very robust approach to optimally adjust the regularization parameter in an automated way. The target application concerns very large interior environments, which imposes additional difficulties, namely: (a) the positioning of the measurement array inside the enclosure; (b) a number of unknowns ("candidate" sources) much larger than the number of measurement positions. An iterative weighted formulation was then proposed to overcome the above issues by: first correct for the positioning of the array within the enclosure and second iteratively solve the problem in order to obtain a correct source quantification. In addition, the iterative approach has provided results with an enhanced spatial resolution and dynamic range. Several numerical studies have been carried out to validate the method as well as to evaluate its sensitivity to modeling errors. In particular, it was shown that the approach is affected by non-anechoic conditions, in the sense that reflections are identified as "real" sources. A post-processing technique which helps to distinguish between direct and reverberant paths has been discussed. The last part of the thesis was concerned with experimental validations and practical applications of the method. A custom spherical array consisting of a rigid sphere and 31 microphones has been built for the experimental tests. Several academic experimental validations have been carried out in semi-anechoic environments, which illustrated the advantages and limits of the method. Finally, the approach was tested in a practical application, which consisted in identifying noise sources inside a bus at driving conditions.
Mot(s) clés libre(s) : Espace clos, Bruit, Sources sonores, Méthode des sources équivalentes, Problème inverse, Acoustics, Enclosed space, Noise, Sound sources, Acoustics imaging, Equivalent sources methods, Inverse problem
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