Projets novateurs réalisés

Réseaux cellulaires sans fil coopératifs : conception, analyse et simulation des systèmes

La demande croissante du marché pour des débits de données plus élevés et une communication plus fiable est le principal moteur de la croissance technologique de l’industrie des télécommunications sans fil. Ce projet de R&D vise à répondre à un changement technologique innovant, passant des réseaux cellulaires sans fil conventionnels à un paradigme de réseaux cellulaires coopératifs qui pourrait potentiellement offrir des améliorations multiples en termes de débits de données totaux.

SIRADEL, en tant qu’utilisateur final du projet de recherche proposé, aura une vision claire de la conception et des performances des réseaux cellulaires coopératifs. Ce projet élargira davantage les outils de planification de réseau de SIRADEL et permettra à l’entreprise de développer des feuilles de route d’affaires et de changements technologiques fiables et réalistes pour ses clients.

Le projet proposé représente également un investissement en Ontario pour des changements technologiques novateurs dans l’industrie des télécommunications. Cela a une valeur stratégique pour l’Ontario, puisque la province génère actuellement 50% des revenus canadiens dans le secteur des TIC.

Innovation dans les dispositifs informatiques

En général, si un utilisateur n’est pas disposé ou capable d’implémenter lui-même la solution, brancher un capteur et un actionneur à un ordinateur entraîne généralement des achats disproportionnellement coûteux de matériel ou de logiciels propriétaires, ce qui demande souvent encore un investissement de temps considérable. L’objectif de notre entreprise prévue est de fournir de l’équipement électronique intégré à un ordinateur abordable aux particuliers et aux entreprises partout dans le monde. Nos appareils : (1) effectueront l’acquisition de données et le contrôle du matériel externe, c’est-à-dire les opérations d’entrée/sortie (E/S); ou (2) accélérer les calculs intensifs en calcul. Pour pouvoir accomplir l’une ou l’autre de ces tâches, nous utiliserons des puces électroniques reconfigurables, capables d’implémenter presque n’importe quel traitement numérique à grande vitesse avec un nombre fini de portes logiques.  Nous offrirons des planches polyvalentes qui pourront être réutilisées rapidement et à moindre coût pour accomplir des tâches courantes. Notre premier produit prévu sera un oscilloscope numérique offrant une meilleure vitesse et une meilleure fonctionnalité, pour un prix donné.

Système de traduction de dialogues parlés de nouvelle génération

Cette proposition décrit un projet de recherche visant un système de traduction du dialogue oral qui offre un large éventail d’applications potentielles. En particulier, la proposition décrit un système qui sera développé et pourra être intégré dans des appareils portatifs où un utilisateur peut parler au système dans sa langue préférée et le système produit une traduction orale de ce qui est dit dans une autre langue (par exemple, japonais vers anglais ou vice versa). La barrière linguistique entre deux partenaires de dialogue parlant des langues différentes peut être comblée grâce à un tel système. Le projet proposé couvre plusieurs domaines de recherche : les connaissances et l’expertise en reconnaissance automatique de la parole (ASR), la compréhension du langage parlé (SLU), la récupération d’information (RI), la conception du dialogue oral (SDD), la génération de langage naturel (NLG), la synthèse vocale et les technologies de télécommunications mobiles sont requises. Le bénéfice attendu pour le partenaire industriel est d’utiliser les résultats de recherche de ce projet dans un produit commercial.

Développement et mise en œuvre de l’amortisseur à configuration à fourche viscoélastique (FCD), pour améliorer la performance dynamique des immeubles de grande hauteur

L’objectif du projet est de développer davantage le Fork Configuration Damper – FCD (brevets en instance dans 7 pays) afin de permettre sa mise en œuvre dans des structures réelles et sa commercialisation par l’entremise d’une entreprise en démarrage de l’Université de Toronto. Le FCD est une nouvelle technologie d’amortissement développée à l’Université de Toronto pour atténuer les vibrations du vent et des tremblements de terre dans les immeubles de grande hauteur en augmentant le niveau d’amortissement visqueux distribué dans la structure. Le FCD est intégré dans des configurations structurelles couramment utilisées pour les immeubles de grande hauteur. Non seulement le FCD réduit les vibrations du vent, mais si un événement extrême survient (comme un important séisme), les dommages structurels sont concentrés dans les FCD tandis que d’autres éléments de la structure sont protégés. Cela permet une inspection, une réparation et un remplacement rapides du FCD après un événement extrême. Les travaux de recherche et développement porteront sur le développement des outils nécessaires pour que les ingénieurs puissent mettre en œuvre cette nouvelle technologie au Canada et à l’international. Lors de l’interaction avec les principaux concepteurs de structures de grande hauteur, des stratégies pour fournir des ventes techniques de haut niveau seront également développées et alimenteront l’entité qui commercialisera cette nouvelle technologie.

Contrôle actif du débit à l’aide d’actionneurs plasma pour la réduction de la traînée de l’avion

De nouvelles technologies sont nécessaires pour atteindre les objectifs environnementaux fixés pour l’avenir du transport aérien et terrestre, et pour réduire la dépendance aux combustibles fossiles pour la production d’électricité. Le projet actuel vise à développer une technologie novatrice de contrôle du débit, capable de générer des améliorations aérodynamiques significatives, menant à une réduction de la traînée aérodynamique des véhicules aériens et terrestres, ainsi qu’à une meilleure efficacité et durabilité des éoliennes. La technologie de contrôle de débit proposée combine des actionneurs à plasma, l’un des dispositifs de manipulation des flux les plus récents et les plus efficaces, avec une approche moderne de contrôle de flux basée sur les instabilités secondaires de l’écoulement. Tout au long du projet, les éléments matériels prototypes de cette technologie de contrôle de flux seront développés à partir de recherches et d’expérimentations en soufflerie. Les résultats du projet établiront les bases scientifiques et technologiques des industries concernées, afin d’utiliser la technologie de contrôle de flux des actionneurs plasma pour développer des véhicules plus économes en carburant, ainsi que des éoliennes plus efficaces et durables.

Peptides macrocycliques comme sondes chimiques pour les interactions protéine-protéine

Les peptides contrôlent une vaste gamme de processus intra- et intercellulaires. Cependant, les peptides linéaires souffrent d’instabilité et d’une faible perméabilité cellulaire, ce qui limite leur application comme agents thérapeutiques. Contrairement aux peptides linéaires, les variantes cycliques sont plus résistantes à la fois aux exo- et aux endoprotéases, ce qui explique le potentiel thérapeutique de cette classe de molécules. Les macrocycles peptidiques ont démontré une capacité remarquable d’ajustement fin fonctionnel.

L’analyse de la signalisation cellulaire dans le cancer a identifié une multitude de voies de signalisation impliquées dans l’initiation et la progression du cancer. Certains systèmes de signalisation se caractérisent par un enrichissement dans des classes de domaines modulaires spécifiques. Parce que ces domaines lient des peptides courts, il devrait être possible de concevoir des macrocycles spécifiques qui présenteraient les séquences d’acides aminés correspondantes sous une forme biaisée conformationnellement. Cette stratégie offrirait un moyen efficace de développer des traitements potentiels contre le cancer.

Augmentation de la valeur économique des essences de bois non commerciales grâce à des systèmes de pigmentation fongique induite

Cette recherche propose d’étudier le spalting (pigmentation naturelle du bois par les champignons) comme méthode pour créer des produits en bois à valeur ajoutée.  Plus précisément, cette recherche portera sur le développement de la création de bois naturellement coloré pour des applications commerciales, ainsi que sur l’augmentation de la valeur du pin teinté de bleu produit involontairement par le coléoptère du pin des montagnes.  Les avantages industriels de cette recherche incluent une valeur accrue pour le bois de faible et haute valeur produit par l’entreprise, ainsi que l’implantation dans le marché en développement du bois spalté – un marché dans lequel très peu d’industries sont actuellement engagées.

Logiciel de communication prothétique pour les personnes ayant des besoins particuliers

Mon objectif est de développer de nouvelles approches dans les technologies de la parole pour les utilisateurs physiquement ou cognitivement défavorisés. Cela inclut l’application des algorithmes spécialisés de reconnaissance automatique de la parole (ASR) développés lors de mes recherches doctorales sur des outils concrets pour les locuteurs ayant des troubles de la parole. Par exemple, je développerai l’interaction humain-humain assistée par logiciel, dans laquelle un discours inintelligible en raison d’un handicap physique est modifié pour produire un équivalent plus compréhensible. Cela impliquera des transformations acoustiques et un prétraitement de reconnaissance vocale. Une grande partie de mes recherches postdoctorales consistera à appliquer mon expertise en ASR pour un discours atypique au projet COACH du professeur Mihailidis. Ce projet fournit des technologies qui soutiennent intelligemment les personnes âgées ayant des besoins particuliers (par exemple, la démence) dans leur environnement domestique. J’intégrerai un logiciel ASR spécialisé dans COACH qui interagira en dialogue avec les personnes âgées et répondra aux situations d’urgence. Ce logiciel sera développé chez Quillsoft Ltd. et intégré à leur produit phare, SpeakQ.

Optimisation des mesures pour la localisation à l’aide de cartes radio modélisées et de détection de compression

L’information de localisation est un facilitateur important pour l’amélioration des services contextuels et des systèmes de communication. La localisation peut être effectuée en comparant les relevés de puissance de tous les émetteurs sans fil environnants à une base de données de ces relevés à tous les emplacements possibles, appelée carte radio. Pour que ce processus de localisation fonctionne, le système nécessite des cartes radio précises. Notre partenaire industriel, Siradel, a conçu un logiciel pour créer des estimations modélisées de cartes radio pour n’importe quel site, qui doivent être affinées avec des mesures. Ces mesures sont coûteuses si un niveau de précision élevé est requis.

Notre rôle est de développer des schémas de mesure limités (schémas effectuant un petit nombre de mesures) qui peuvent augmenter la précision des cartes radio modélisées, améliorer la fidélité de l’estimation de la localisation grâce aux cartes radio améliorées, et mettre à jour et affiner dynamiquement la carte radio selon les changements du site.

Les résultats de ce projet aideront notre partenaire industriel à affiner leurs cartes radio modélisées avec un coût de mesure minimal, et à construire des systèmes de localisation précis et abordables, facilement commercialisables.

Réduction du curseur pé pour améliorer l’intégrité du signal dans les données à haute vitesse Communications

À mesure que les débits de transmission de données augmentent, la qualité de transmission sur les canaux existants se dégrade. Des techniques avancées de traitement du signal pour compenser les mécanismes qui dégradent la qualité de transmission sont connues. Des études de simulation menées aux débits de données proposés pour les produits de communication de données de prochaine génération montrent que l’interférence inter-symboles (ISI) précurseur devient un facteur important de la dégradation de la qualité de transmission. Dans les produits des générations précédentes, ce mécanisme a été un contributeur insignifiant; peu d’efforts ont été faits pour explorer des techniques visant à combattre l’ISI du précurseur. Les entreprises à l’avant-garde de la mise au point de nouvelles techniques pour contrer les effets qui dégradent l’intégrité du signal (comme l’ISI du précurseur) ont un avantage sur d’autres. Gennum croit que les résultats de ce travail postdoctoral aboutiront à des techniques pour compenser l’ISI précurseur et pourraient aussi aboutir à de nouvelles idées pour atténuer d’autres contributeurs dégradants à l’intégrité du signal. Ce résultat apportera des avancées dans le domaine du traitement du signal et pourrait positionner Gennum comme le principal fournisseur de produits de communication de données de nouvelle génération.

Analyse de l’extrait d’hormone stéroïde sans douleur à l’aide de la microfluidique numérique

Les mesures quantitatives de l’hormone stéroïde sont un pilier dans le domaine de l’endocrinologie clinique, en raison de leurs effets dans une multitude de processus, allant de la maturation aux cancers sensibles aux hormones. Les protocoles conventionnels de test des hormones stéroïdes exigent une prise de sang par venopunture (~5 mL) suivie d’un immunotest long (~2 heures) à chaque test d’une seule hormone. En réponse à ce problème (et à cette opportunité), le laboratoire Wheeler a développé une méthode reposant sur la microfluidique numérique couplée à la chromatographie liquide – la détection par spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS). Les principaux avantages de notre méthode sont la taille réduite de l’échantillon (~1 μL) et le temps requis (~20 min) pour l’analyse. Notre objectif est de commercialiser cette technique via une start-up. Cependant, pour attirer des investissements, nous devons : (1) valider la méthode d’analyse des œstrogènes, (2) étendre la méthode d’extraction à plusieurs hormones stéroïdes et (3) développer un prototype alpha. Le financement de la bourse stratégique MITACS sera un moyen d’accomplir ce travail.

L’ablation au laser froid comme outil novateur pour les applications biodiagnostiques et la découverte de biomarqueurs

Nous avons développé une plateforme technologique qui nous permet d’obtenir des informations quantitatives sur les biomarqueurs beaucoup plus rapidement que ce qui est actuellement possible, sans avoir à utiliser des anticorps coûteux pour la détection. Notre plateforme permet la détection simultanée de plusieurs biomarqueurs à la fois. Cela réduit le temps et les coûts associés au biodiagnostic, et contribuera directement à la santé publique en fournissant une plateforme fiable pour la détection précoce de nombreuses maladies.