Projets novateurs réalisés

Détection par modèle des comportements émergents dans les systèmes distribués

L’absence de contrôle central dans les systèmes distribués rend l’analyse et la conception de ces systèmes une tâche difficile.  En fait, de nombreuses défaillances sont introduites dans le système à ce stade du cycle de vie du développement logiciel.  Par conséquent, découvrir et retirer la validation de conception des systèmes logiciels distribués avant la phase de mise en œuvre est très souhaitable, car cela entraîne d’énormes économies de temps et de coûts.  Une approche efficace et efficace pour décrire les besoins des systèmes distribués consiste à utiliser des scénarios.  Les scénarios sont couramment représentés à l’aide de graphiques de séquence de messages ou de diagrammes de séquence.  Bien que les spécifications basées sur des scénarios offrent un support puissant pour présenter l’information, elles sont aussi sujettes à des lacunes subtiles telles que l’incomplétude et les contradictions potentielles entre les scénarios.  De plus, pour le développement de systèmes distribués plus vastes, il est souvent souhaitable de s’assurer que certains scénarios ne se manifestent pas dans le comportement du système.  Cette recherche propose des méthodologies systématiques et automatisées pour assurer l’absence de comportements émergents dans les systèmes distribués utilisant la spécification basée sur des scénarios.

Évaluation des risques écologiques des contaminants liés aux sables bitumineux à la biodiversité aquatique

L’étude complète de la charge de contaminants de Alberta Environnement, située dans la zone minière des sables bitumineux de l’Alberta, vise à documenter le flux de contaminants (provenant de sources anthropiques et naturelles) vers l’environnement ainsi que leurs effets sur la biodiversité et la santé humaine. Le projet proposé pour ce stage couvrira les impacts et les risques pour l’écosystème aquatique et constitue un élément crucial de l’étude globale. Cette composante prendra les apports des charges de contaminants dans l’air, l’eau, le sol et les sédiments (soit par des données de terrain, soit par des prédictions modélisées) et modélisera le flux des contaminants à travers le réseau trophique aquatique. Le sort et l’impact des contaminants sur les invertébrés, les poissons et d’autres guildes seront modélisés en fonction de la charge dans l’environnement. Grâce à ce cadre, des analyses de l’état actuel et futur peuvent être réalisées afin de comprendre l’impact potentiel du développement des sables bitumineux à l’avenir.

Conception et développement d’un cultivateur mécanisé et d’un transplantateur de semis

L’objectif du projet sera de concevoir et de soutenir la fabrication d’un mécanisme automatisé de plante de culture. La tâche du planteur/cultivateur sera de transplanter 3 rangées de semis, avec un espacement variable, en un seul passage.  Un objectif de production de 1 200 arbres par heure est souhaité.  Ce projet présente de nombreux défis de conception.  Pour réussir, les conceptions devront intégrer de nombreux domaines du génie mécanique et électrique tels que l’hydraulique, les capteurs, les systèmes de contrôle, la mécanique des fluides et la mécanique des solides.  Une tâche majeure sera de transférer les semis, qui sont conservés dans des bacs à magasins, vers le mécanisme de plantation.  Les conceptions doivent aussi être faciles à utiliser; pour minimiser la pression sur l’opérateur.  La robustesse sera aussi un facteur puisque la machine doit être utilisée dans des endroits éloignés où l’entretien et les réparations seront très coûteux.   

Les différences biomécaniques entre la béquille SideStix et une béquille avant-bras traditionnelle

Beaucoup de personnes ayant des handicaps physiques dépendent des béquilles avant-bras pour marcher. Bien que les béquilles avant-bras soient utiles, beaucoup de gens subissent des blessures par surmenage à cause de l’utilisation de la béquille avant-bras. Les blessures aux poignets, coudes et épaules sont courantes lors de l’utilisation prolongée de la béquille avant-bras. Le projet de recherche examinera les différences entre la béquille avant-bras traditionnelle et une béquille SideStixä nouvellement développée. Le SideStixäcrutch a été développé avec un dispositif en forme de ressort et des coussinets rotatifs. On suppose que la nouvelle béquille changera efficacement les mouvements du corps pendant la marche en béquille, tout en réduisant l’impact sur le corps. SideStixä Ventures Inc. bénéficiera grandement de ce projet en comprenant comment leur béquille influence la marche et pourrait réduire les blessures par surutilisation. 

Modélisation du transport et de l’inactivation microbiens dans un réacteur UV à canal ouvert à divers régimes hydrauliques

En raison de pénuries potentielles d’eau douce, surtout dans les régions arides et semi-arides, le traitement des eaux usées est de plus en plus envisagé comme une alternative aux sources d’eau conventionnelles telles que les eaux de surface et les eaux souterraines. Comme le risque d’exposition humaine à des agents pathogènes dans l’eau récupérée a été une source d’inquiétude pour les régulateurs, les normes de traitement doivent être strictes et le système de désinfection soigneusement validé et correctement exploité.

Au cours de la dernière décennie, la désinfection aux ultraviolets dans les écoulements à canaux ouverts est devenue une technologie « verte » sans produits chimiques nocifs utilisés pour le traitement et sans sous-produits de désinfection significatifs restants dans l’effluent. Récemment, une compréhension détaillée des processus de désinfection a été rendue possible grâce à l’utilisation de modèles computationnels.

Cependant, les modèles prédictifs pour les réacteurs UV à canal ouvert ont été trop simplifiés; En conséquence, des questions importantes telles que la cinétique de l’inactivation des organismes en tant que phénomène de transport à la surface libre n’ont pas encore été abordées. Cette étude étudiera le rôle du transport et de l’inactivation microbiens à la surface libre ainsi que l’impact de la variabilité de la qualité des eaux usées sur la cinétique de désinfection UV et la performance des réacteurs à flux continu.

Imagerie par résonance magnétique sécuritaire des dispositifs interventionnels

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est une modalité non ionisante; par conséquent, il n’existe aucun dommage connu sur les tissus humains, contrairement aux modalités d’imagerie ionisante, comme les rayons X. Les procédures interventionnelles prennent beaucoup de temps et, pour prévenir l’ionisation, l’IRM interventionnelle est très prometteuse. D’autre part, il existe des préoccupations de sécurité en raison de la possible hausse de température des fils conducteurs transportant le courant, comme les fils-guides et les aiguilles de biopsie, lors des IRM lorsqu’il est inséré à l’intérieur du corps humain. Dans ce projet, nous visons à éliminer la hausse dangereuse de la température en utilisant différentes méthodes et à améliorer la sécurité des dispositifs utilisés dans l’IRM interventionnelle.

Essais de l’usine pilote mobile de pyrolyse d’Agri-Therm Inc.

Applications basées sur la virtualisation pour l’informatique en nuage dans la recherche biomédicale

Le projet impliquera la recherche et le développement de nouvelles technologies pour le calcul distribué, en mettant l’accent sur les applications en biologie computationnelle et bioinformatique, comme c’est souvent le cas dans notre propre laboratoire. Cette recherche sera menée à l’aide de Copper, la plateforme de calcul en grille de GridCentric, basée sur un système de recherche antérieur développé à l’Université de Toronto appelé Snowflock. Snowflock/Copper permet une utilisation très flexible et dynamique des ressources matérielles informatiques en créant rapidement des copies identiques de machines virtuelles configurées pour fonctionner en parallèle sur des charges de travail distribuées. On s’attend à ce que notre projet génère des résultats en recherche sur les logiciels systèmes, qui seront directement pertinents pour l’avancement technique des produits de GridCentric. De plus, le projet comprendra des études de cas réelles dans notre laboratoire de biologie computationnelle, qui pourraient être exploitées pour créer des produits mieux ciblés pour des clients dans des domaines connexes, tant académiques que commerciaux.

Évaluation de la valeur nutritive des protéines animales transformées (farines de plumes) pour deux espèces de poissons commercialement importantes, la truite arc-en-ciel et le tilapia du Nil.

La farine de plumes est un aliment riche en protéines économique produit à partir des déchets générés par l’industrie de la transformation avicole. L’organisation partenaire, un fabricant d’aliments pour poissons basé en Ontario, bénéficierait grandement d’une caractérisation précise de la valeur nutritive des farines de plumes pour différentes espèces de poissons élevées en Ontario. L’inclusion de farine de plumes pourrait considérablement améliorer la rentabilité des aliments pour poissons produits en Ontario. La comparaison de la valeur nutritive des farines de plumes produites selon différentes conditions de transformation est importante pour affiner la formulation des aliments et utiliser correctement cet ingrédient économique dans les aliments. Le projet consistera à évaluer la valeur nutritive de différents repas de plumes en réalisant des essais de croissance et de digestibilité à grande échelle avec deux espèces de poissons largement élevées, à savoir la truite arc-en-ciel et le tilapia du Nil.

Exploration des effets du sélénium sur la survie cellulaire afin d’améliorer la lactation des vaches laitières et la fonctionnalité de leur lait

Supra – la consommation nutritionnelle de sélénium biologique (Se) réduit l’incidence et la progression de plusieurs types de cancer. La teneur en Se biologique du lait de vache peut être augmentée en complétant l’alimentation des vaches avec du Se biologique. Les données préliminaires in vitro suggèrent que la supplémentation en Se des vaches pourrait améliorer la persistance du rendement laitier quotidien, ce qui est un avantage économique pour les producteurs laitiers ontariens. Pour tester cette hypothèse, 4 niveaux différents de sélénium seront administrés à des vaches laitières allaitantes et des cellules épithéliales mammaires analysées pour détecter la prolifération et les taux de mortalité. Cela sera suivi par des études examinant l’impact de la consommation de lait enrichi en sélénium sur la progression du cancer dans un modèle de rongeurs. Le bénéfice pour Alltech sera double : 1) développer du lait nutraceutique humain enrichi en sélénium et 2) une explication mécaniste pour améliorer la persistance de la lactation en utilisant le Sel-Plex (le sélénium organique d’Alltech). La recherche fondamentale sur la dynamique des cellules mammaires peut fournir des informations sur les modèles actuels du cancer du sein.

Le rôle des acides aminés essentiels dans la production de protéines du lait chez les vaches laitières allaitantes

La recherche proposée vise à déterminer l’effet des perfusions d’acides aminés (AA) sur les protéines régulatrices synthétiques du lait présentes dans la glande mammaire de la vache laitière. Des recherches antérieures dans ce domaine ont montré que les protéines appelées facteurs d’initiation eucaryotes (eFI), qui synthétisent des protéines par translation d’ARNm, constituent un point de régulation de la synthèse protéique dans le foie, le muscle et possiblement la glande mammaire. La glande mammaire utilise l’AA dérivé de l’alimentation pour synthétiser la protéine du lait. L’apport de certains AA peut augmenter la production de protéines du lait, bien que la régulation translationnelle de la synthèse des protéines du lait lors des perfusions d’AA soit inconnue. Le partenaire industriel produit des aliments pour vaches laitières au Canada et la recherche sera utilisée pour le développement de produits et services destinés aux producteurs laitiers canadiens afin d’améliorer la capture des protéines alimentaires dans le lait et de réduire la perte d’azote dans l’environnement. 

Recherche sur les sérialiseurs/désérialiseurs multi-Gbps en CMOS

Ce projet portera sur la communication à très haute vitesse le long des liaisons électriques. La clé de ces liens réside dans les circuits intégrés nécessaires pour sérialiser et désérialiser de nombreux flux de données parallèles en un seul flux de données à des débits supérieurs à 1 Gb/s (c’est-à-dire SerDes). Nous explorerons en collaboration le traitement du signal et les circuits nécessaires pour exécuter ces systèmes afin de mettre en œuvre robustement les SerDes en présence de bruit et de dégradations du canal. C’est un défi clé pour les activités de Synopsys, qui développe activement et vend SerDes I.P. à partir de son bureau à Mississauga, en Ontario. Synopsys a besoin d’accéder à la recherche et à l’innovation dans ce domaine pour maintenir sa position de leader dans l’industrie.