Projets novateurs réalisés

Visualisation de changements significatifs dans les données multivariées de la réponse hémodynamique lors de l’activation corticale

Ce projet consiste à collaborer avec des chercheurs du Bloorview Kids Rehab à Toronto pour les aider à développer des machines cérébrales plus sécuritaires et plus avancées pour les personnes ayant des limitations physiques sévères. Le stagiaire développe un outil d’analyse visuelle informatisé qui l’aidera à mieux interpréter les données qu’il collecte sur l’activité cérébrale. Cet outil leur permettra d’identifier et de comparer des points de changement dans les données qui n’auraient pas pu être identifiés auparavant; une étape nécessaire pour développer des machines cerveaux-ordinateur avancées.

Modéliser le comportement de navigation Web de l’utilisateur pour la récupération basée sur le contenu pertinent

Construire un modèle mathématique du comportement de l’utilisateur sur un site web est une méthode utile pour déterminer ce qu’un utilisateur aime ou n’aime pas. Ce modèle permet de présenter de l’information pertinente à un utilisateur sans que celui-ci doive chercher l’information par lui-même. Ces types de systèmes, généralement appelés « systèmes de recommandation », permettent aux sites web de fournir du contenu personnalisé aux utilisateurs sans que celui-ci ait à indiquer explicitement ce qui l’intéresse. WhoThaMan souhaite développer un tel système afin que les utilisateurs reçoivent des articles de nouvelles sportives qui leur sont pertinents. WhoThaMan offre ensuite un forum pour que les utilisateurs débattent de l’actualité dans le domaine du sport professionnel, générant ainsi du contenu sur leur site. Savoir ce qu’un utilisateur aime permet à WhoThaMan d’adapter les articles de presse à chaque utilisateur et d’augmenter les chances qu’un utilisateur partage ses opinions sur le site.

Gestion des ententes de niveau de service dans les systèmes distribués

Ce projet vise à simplifier le développement et la gestion des processus d’affaires déployés sur une architecture orientée services (SOA) distribuée. L’architecture cible est un système d’entreprise avec des services distribués coordonnés par les flux de travail applicatifs ou les processus d’affaires. Les objectifs déclaratifs, spécifiés dans les Accords de niveau de service (SLA), sont utilisés pour aider au développement de telles applications et pour automatiser les tâches de surveillance, de déploiement et de provisionnement des ressources. La complexité du développement et du maintien de ces processus est abordée par des cycles systématiques de développement SOA qui identifient les rôles et spécialités requis par les participants à chaque étape du cycle de développement. Bien qu’il existe des outils pour aider ce processus, le développement, l’administration et la maintenance d’un processus d’affaires nécessitent encore beaucoup d’efforts manuels qui peuvent être automatisés. En particulier, les objectifs non fonctionnels du processus d’affaires, souvent exprimés sous forme d’accords de niveau de service (SLA), doivent être considérés manuellement à chaque étape du processus de développement. Par exemple, le temps de complétion requis pour un processus influencera les décisions de développement, de déploiement, de provisionnement des ressources et de surveillance du processus. Dans notre approche, les SLA sont capturés et formalisés tôt dans le processus de développement sous une forme compréhensible par la machine. Cela permet au système d’interpréter, d’inférer et d’automatiser diverses tâches. Par exemple, un SLA sur le débit requis d’un processus peut automatiquement activer l’instrumentation et générer les règles nécessaires pour surveiller le débit du processus.

Une approche systématique pour prioriser et sélectionner les cas de test logiciels

Le test logiciel est l’une des phases importantes du processus de développement logiciel et a un impact significatif sur la qualité finale du produit. Cependant, le coût et le temps consacrés aux tests sont élevés, et augmentent souvent après plusieurs versions. Ce projet vise la sélection de cas tests et la priorisation chez Research in Motion (RIM) Company. L’objectif est d’étudier le processus de test actuel au TIM et de proposer une approche systématique pour améliorer l’efficacité et l’efficience de la sélection et de la priorisation des cas tests. À cette fin, des méthodes statistiques et théoriques de la décision disponibles seront étudiées afin de trouver la correspondance la plus appropriée à ce domaine problématique au RIM. Le résultat final ne sera pas nécessairement d’automatiser ces activités, mais peut être un produit de recommandation ou de soutien à la décision.

Tension physiologique et psychologique des pompiers lors de scénarios d’intervention d’urgence

Mécanique de soudure computationnelle parallèle

Goldak Technologies Inc. (GTI), www.goldaktec.com, est une PME de l’Ontario et un chef de file mondial en mécanique de soudure computationnelle (CWM), une technologie essentielle pour la construction de réacteurs nucléaires, de navires, de sous-marins et de structures offshore.  Le logiciel VrWeld de GTI est sans doute le meilleur logiciel mondial pour CWM.  L’objectif de ce projet est de construire une nouvelle version de VrWeld, optimisée pour le traitement parallèle, avec une augmentation d’au moins 10 fois de la vitesse de calcul.  Cela permettra de nouvelles applications industrielles de VrWeld, telles que le contrôle en temps réel des procédés de soudage industriel et la conception améliorée des expériences (DOE) pour une meilleure précision.  Le projet aidera à accroître la position de leader mondiale de GTI et sa part de marché dans CWM, et sera d’un bénéfice significatif pour GTI Inc. et l’Ontario.

Caractérisation et amplification des cellules sanguines dérivées de fibroblastes dermiques humains

Récemment, il a été démontré que des cellules prélevées sur la peau adulte pouvaient être converties en cellules possédant des caractéristiques « semblables à celles des cellules souches » par un processus appelé reprogrammation cellulaire.  Cependant, l’utilisation de ces cellules est limitée par notre compréhension de la manière de dériver des cellules matures et fonctionnelles, comme les cellules sanguines pouvant être utilisées pour le traitement des maladies.  Nous avions déjà démontré la capacité de générer des cellules sanguines matures directement à partir de fibroblastes cutanés humains sans établir un état « semblable à une cellule souche », offrant ainsi une option plus sécuritaire pour les thérapies de remplacement cellulaire.  Notre projet actuel propose de caractériser le mécanisme cellulaire associé à la formation de cellules sanguines matures à partir des fibroblastes.  De plus, nous visons à identifier des substances chimiques pour augmenter la formation des cellules sanguines et remplacer les systèmes de délivrance virale utilisés pour extraire ces cellules à partir des fibroblastes.  Ainsi, l’étude, en partenariat avec les secteurs biotechnologique/pharmaceutique de l’Ontario, offrira une nouvelle source cellulaire passionnante qui pourrait être utilisée en toute sécurité pour les thérapies de transport cellulaire afin de traiter les troubles sanguins.

Méthodes en ondelettes pour des problèmes de contrôle optimal en recherche pharmaceutique

Les problèmes de contrôle optimal et les systèmes de réaction-diffusion ont de nombreuses applications en recherche pharmaceutique.  Par exemple, la dégradation enzymatique de la matrice du collagène et le principal processus régissant le transport du médicament à l’intérieur d’une tumeur solide pourraient tous deux être décrits par des systèmes de réaction-diffusion.  Résoudre ces systèmes à l’aide d’algorithmes numériques efficaces bénéficiera à la conception des produits pharmaceutiques, à la délivrance et au traitement du cancer.  Puisque les solutions numériques traditionnelles à ces systèmes nécessitent une grande mémoire et de longs temps de calcul, nous envisagerons des méthodes d’ondelettes qui nous permettent de combiner une précision de haut ordre, un préconditionnement efficace et des approximations adaptatives.  Nous nous attendons à ce que les méthodes des ondelettes démontrent une performance exceptionnelle pour résoudre les équations réaction-diffusion.  Pour améliorer davantage la performance numérique des méthodes wavelet, nous mettrons en œuvre des techniques multiniveaux sur les grilles adaptatives.

Imagerie IRM et échographie coenregistrées pour améliorer la détection et le traitement du cancer du sein

Pour ce projet, nous améliorerons une nouvelle plateforme d’imagerie par résonance magnétique (IRM) et échographie (US), qui améliorera le diagnostic et le traitement des patientes atteintes de cancer du sein.  Un outil spécialisé IRM-US a été développé par Sentinelle Medical Inc. (SMI) qui aide à guider l’imagerie américaine des tumeurs initialement détectées à l’aide d’IRM.  Les principaux objectifs de ce projet sont de valider la précision de cet outil et de démontrer son efficacité en clinique.  L’IRM est couramment utilisée pour la détection de lésions mammaires, mais les affections non cancéreuses peuvent avoir l’apparence d’un cancer sur les images IRM.  Dans ces cas, une biopsie est pratiquée, généralement sous la supervision des États-Unis.  Cependant, toutes les lésions visibles par IRM ne sont pas aussi visibles sur l’échographie.  Un objectif principal de ce travail sera d’utiliser l’outil IRM-US de SMI pour aider à identifier ces lésions invisibles sur l’échographie mais visibles à l’IRM.  L’outil IRM-US sera utilisé pour guider la biopsie américaine de ces lésions, et des techniques d’imagerie plus avancées seront également examinées pour déterminer leur potentiel à mettre en lumière les tumeurs.  Celles-ci incluront des techniques qui mettent en évidence les tumeurs en fonction de leur raideur accrue par rapport au tissu environnant et/ou de la nature hautement vasculaire des tumeurs cancéreuses.  Ce projet améliorera notre capacité à prendre soin des patients atteints de cancer, en utilisant un nouveau système multimodal (IRM et US).  Ce travail profitera directement aux patientes atteintes de cancer du sein, en espérant réduire le nombre de biopsies et de chirurgies inutiles.  Cela réduira le stress sur le patient individuel et diminuera également le coût global pour le système de santé.

Conception avancée d’antennes compactes et à large bande pour les communications sans fil véhiculaires

La société moderne dépend de façon significative de ses systèmes de communication sans fil. Cependant, les technologies de communication sans fil doivent encore être améliorées afin de répondre à la demande d’une capacité plus élevée et de débits de données plus élevés. Dans les systèmes de communication sans fil véhiculaires, l’un des enjeux clés est la conception d’antennes compactes tout en offrant des performances à large bande. Ce projet se concentre sur une conception novatrice d’antennes atteignant une très large bande passante ou des performances multi-bandes multifonctionnelles, une configuration compacte, un diagramme de rayonnement omnidirectionnel et une facilité de fabrication. La conception novatrice de l’antenne donnera un avantage à l’industrie canadienne sans fil, et en particulier à mon partenaire industriel (Sinclair Technologies Inc.), un avantage sur un marché où la concurrence est redoutable. Une meilleure performance de l’antenne signifie une meilleure qualité du produit et une plus grande satisfaction client. Les ingénieurs de Sinclair Technologies Inc. interagiront avec l’équipe de McMaster, qui possède une expertise de classe mondiale en conception et optimisation d’antennes. Ils pourront explorer des idées liées à de nouvelles antennes pour les communications sans fil de prochaine génération de véhicules. En même temps, j’aurai l’occasion unique de travailler sur des problèmes réels de conception d’antennes à haute complexité.

Optimisation pour la gestion du risque et de portefeuille

La récente crise financière mondiale a fait de la gestion des risques une préoccupation majeure des agences de réglementation et des entreprises à travers le monde. En tant que principal fournisseur mondial de solutions de gestion des risques d’entreprise, Algorithmics Incorporated continue de mettre en valeur et de compter sur les talents des professionnels de la R&D de l’Ontario pour répondre aux exigences de l’industrie financière. Compte tenu de la portée et de la complexité croissantes de la gestion consciente des risques, l’innovation mathématique est au cœur du succès continu de l’algorithmique. Notamment, l’optimisation numérique, qui automatise la construction de portefeuilles répondant le mieux aux exigences spécifiées, trouve de nouvelles utilisations dans le domaine de la gestion des risques. La recherche proposée étudiera les problèmes d’optimisation qui surviennent dans deux applications majeures. Premièrement, nous étudierons des moyens de construire de meilleurs portefeuilles réplicatifs, utilisés dans l’industrie de l’assurance comme substitut des passifs afin de faciliter l’analyse des risques. Deuxièmement, nous examinerons des modèles d’optimisation pour minimiser le risque de crédit d’un portefeuille de contrats financiers.

Sources alternatives d’hydrogène pour piles à combustible portables

Dans le climat actuel de sensibilisation environnementale, le besoin de sources d’énergie alternatives est indéniable.  À cet égard, l’hydrogène est un leader comme combustible à combustion propre, l’eau étant le seul sous-produit.  Associé à une pile à combustible PEM (membrane polymère électrolytique), l’hydrogène est une alternative prometteuse à l’essence pour les applications automobiles.  Bien que des progrès importants aient été réalisés, cette technologie en est encore à ses débuts.  Un inconvénient important de cette technologie réside dans le stockage et le transport de l’hydrogène à l’intérieur d’un véhicule.  À cette fin, notre projet se concentre sur l’apport d’hydrogène à une pile à combustible par hydrolyse de composés chimiques contenant une forte teneur en hydrogène.  Le stockage de l’hydrogène dans des composés moléculaires est une alternative sécuritaire et pratique au stockage de l’hydrogène dans des contenants lourds à haute pression.  De plus, dans un moteur à combustion interne typique, seulement environ 30% de l’énergie de l’essence est utilisée pour propulser un véhicule vers l’avant.  Le reste est perdu sous forme de chaleur résiduelle du moteur, qui est éliminée par le liquide de refroidissement du moteur.  Un aspect supplémentaire de ce projet sera d’utiliser cette chaleur perdue pour alimenter une réaction chimique thermique où l’hydrogène est libéré, qui peut ensuite entrer et alimenter une pile à combustible.  La recombinaison des sous-produits issus de la réaction chimique à l’intérieur de la pile à combustible régénérerait le composé chimique original contenant de l’hydrogène et compléterait ainsi une boucle fermée dans une pile à combustible thermiquement régénératrice.  Notre première application cible pour cette technologie sera pour les camions de transport à faible efficacité où une quantité importante de chaleur perdue est évacuée lors des livraisons longue distance.