Projets innovants réalisés

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13270 Projets terminés

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Projets par catégorie

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Informatique
9%
Génie
1%
Ingénierie - biomédicale
4%
Ingénierie - chimique / biologique

Protéomique fonctionnelle à haut débit pour les protéines de surface sur les cellules souches embryonnaires de souris

La protéomique est une analyse à haut débit de la structure et de la fonction des protéines dans les systèmes biologiques. Notre analyse protéomique ciblée sur les glycoprotéines utilise la chromatographie liquide (LC) comme outil de séparation conformément à la spectrométrie de masse (MS) en tant qu’analyseur pour identifier et quantifier les glycoprotéines et leur site de glycosylation. Dans une analyse typique, les protéines seront extraites d’échantillons biologiques, digérées en peptides enzymatiquement, et les peptides glycosylés seront enrichis chimiquement. Les glycopeptides liés à l’N seront analysés sélectivement par LC-MS. Des milliers de spectres de SP peptidiques peuvent être acquis en peu de temps et traités par des outils bioinformatiques pour inférer la structure et la fonction des protéines.

Ce projet sera axé sur l’amélioration de la sensibilité de la méthode de glycoprotéomique que nous avons mise au point précédemment (Sun et coll., MCP, 2007). Des remèdes efficaces seront déployés pour étudier les protéines membranaires des cellules mES. Notre laboratoire a une vaste expérience avec ces cellules, et nous avons à la fois l’hôte et le gène knockout cellules mES en culture. Les nouvelles connaissances acquises à partir de ces analyses sensibles nouvellement développées seront facilement évaluées par comparaison avec nos bases de données organisées pour identifier les marqueurs protéiques spécifiques aux cellules souches. Les liens établis entre la topologie moléculaire de surface et les réseaux de protéines intracellulaires pourraient également nous fournir de nouvelles connaissances sur la biologie et la physiologie des cellules souches.

L’exicuting d’un tel projet fournira aux étudiants des expériences pratiques sur tous les aspects de la technologie protéomique, y compris la chimie des protéines, les techniques de séparation par chromatographie liquide, la spectrométrie de masse en tandem et les compétences en analyse de données. Notre laboratoire abrite également diverses techniques moléculaires et cellulaires, telles que la culture et les tests de cellules de mammifères, les immunoessai, l’imagerie par fluorescence et les tests unicellulaires, qui peuvent être acquis pendant l’entraînement. Les étudiants formés avec succès auront l’occasion de poursuivre le projet en tant qu’étudiants diplômés.

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Superviseur de la faculté :

Bingyun Soleil

Etudiant :

Partenaire :

Discipline :

Secteur :

Université :

Université Simon Fraser

Programme :

Stage de recherche Globalink

Cohérence des classificateurs locaux sous les entrées de données échangeables

Traditionnellement, les preuves de la cohérence universelle d’algorithmes d’apprentissage automatique particuliers – y compris les algorithmes d’apprentissage locaux tels que le classificateur k-NN – sont données en supposant que les entrées de données sont des variables aléatoires indépendantes réparties de manière identique. Cette hypothèse est souvent trop forte, par exemple, lors de la modélisation de l’apprentissage et de la généralisation des séries chronologiques. Une séquence de variables aléatoires X_1, X_2, ... est dite échangeable si la loi conjointe de toute sous-suite finie est invariante sous les permutations des membres de la sous-suite. Par exemple, si nous avons deux pièces biaisées, A et B, avec des probabilités différentes d’obtenir des queues, alors une séquence échangeable de variables aléatoires est obtenue en jetant soit A ou B, et une décision sur quelle pièce à jeter étant faite à chaque fois par de lancer une troisième pièce, C. Un célèbre théorème de De Finetti stipule qu’en substance chaque séquence échangeable de variables aléatoires est obtenue comme ceci, comme un mélange d’une famille de séquences i.i.d. La notion d’apprentissage doit être modifiée si les entrées de données sont supposées échangeables, et dans les travaux antérieurs du superviseur du projet [V. Pestov, Predictive PAC learnability : a paradigm for learning from exchangeable input data. – In : Proc. 2010 IEEE Int. Conference on Granular Computing (San Jose, CA, 14-16 Aug. 2010), pp. 387-391, Symposium on Foundations and Practice of Data Mining. doi> 10.1109/GrC.2010.102] il a été démontré qu’une version « conditionnelle », ou « prédictive », d’une classe de concepts probablement approximativement apprenable se comporte bien pour de telles variables d’entrée et satisfait à un résultat analogue à son homologue i.i.d. classique. La question intéressante suivante est de reformuler la notion de cohérence universelle, et de donner une preuve qu’une cohérence universelle « conditionnelle », ou « prédictive » du classificateur k-NN tient sous des entrées échangeables. De plus, comme les entrées échangeables peuvent être facilement simulées, il serait très intéressant de mettre en scène une expérience à grande échelle en utilisant le laboratoire virtuel de calcul de haute performance (HPCVL) afin de tester la performance asymptotique de l’algorithme d’apprentissage sous de telles entrées et de la comparer à la performance sous les entrées i.i.d. traditionnelles. Ainsi, le problème de la recherche a une dimension à la fois théorique et pratique, qui peut être poursuivie en parallèle ou même indépendamment l’une de l’autre. Il s’agit d’un projet riche, suffisant non seulement pour un projet MITACS d’été, mais aussi pour une bonne thèse de doctorat !

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Superviseur de la faculté :

Vladimir Pestov

Etudiant :

Partenaire :

Discipline :

Secteur :

Université :

Université d’Ottawa

Programme :

Stage de recherche Globalink

Agrégation de données sécurisée dans des réseaux de capteurs sans fil sans surveillance

Les réseaux de capteurs sans fil (WSN) contiennent un grand nombre de minuscules capteurs à faible coût. De nombreux réseaux de capteurs ont des tâches critiques qui impliquent la collecte de données dans des environnements distants, inaccessibles ou hostiles, tels que des champs de bataille, des déserts, des montagnes, etc. Ces capteurs sont normalement surveillés et gérés par une autorité de confiance communément appelée évier ou collecteur. Dans certaines classes spéciales de WSN, ce récepteur peut ne pas être en ligne tout le temps. Il visite et recueille des informations à partir des nœuds à certains intervalles. De tels WSN sont connus sous le nom de réseaux de capteurs sans fil sans surveillance (UWSN) [1]. Étant donné que l’évier visite et collecte des informations à intervalles réguliers, chaque nœud doit sécuriser les données jusqu’à la prochaine visite du récepteur. Les besoins de sécurité doivent être pris en compte pour assurer la protection des données (également appelée capacité de survie des données), l’authentification des capteurs.

Les mécanismes de sécurité distribués existants pour les WSN [2] ne conviennent pas aux UWSN en raison de visites peu fréquentes de l’évier. Les techniques de gestion des clés cryptographiques assurent l’authenticité des données [3, 4] et l’intégrité, mais ne garantissent pas la survie des données. L’auto-guérison dans UWSN a également été largement étudiée [5]. Dans les techniques d’auto-guérison, les nœuds peuvent régénérer les clés et continuer à fonctionner normalement après avoir été compromis. La plupart des schémas existants supposent que les capteurs sont statiques entre les visites successives de l’évier. La capacité de survie efficace des données dans l’UWN mobile n’a pas été bien étudiée. Dans un grand champ, il peut ne pas être efficace de visiter tous les nœuds. L’agrégation sécurisée des données est un problème important à cet égard. Par conséquent, nous concevrons des algorithmes efficaces qui assureront l’agrégation sécurisée des données par des nœuds de capteurs spéciaux appelés agrégateurs. L’évier peut alors visiter uniquement les nœuds d’agrégateur, au lieu de tous les nœuds.

Dans ce projet, sera l’étude des problèmes suivants :
1. Capacité de survie efficace des données dans l’UWSN mobile, et
2. Agrégation efficace des données avec auto-guérison dans UWSN

Nous allons non seulement concevoir des algorithmes, mais aussi simuler ces algorithmes en utilisant des simulateurs comme NS2.

Références :

[1] R. D. Pietro, L. V. Mancini, C. Soriente, A. Spognardi et G.
Tsudik, « La sécurité des données dans les réseaux de capteurs sans fil sans surveillance », IEEE
Transactions on Computers, vol. 58, p. 1500-1511, 2009.

[2] X. Chen, K. Makki, K. Yen et N. Pissinou, « Sensor network »
security : a survey », IEEE Communications Surveys Tutorials, vol. 11,
no 2, p. 52-73, 2009.

[3] R. D. Pietro, C. Soriente, A. Spognardi et G. Tsudik,
« Collaborative authentication in unattended WSN », dans ACM WISEC, pp.237-244, 2009.

[4] T. Dimitriou et A. Sabouri, « Pollination : A data authentication »
scheme for unattended wireless sensor networks », in IEEE 10th
Conférence internationale sur la confiance, la sécurité et la protection de la vie privée dans l’informatique
et Communications (TrustCom), novembre 2011, p. 409-416, 2011.

[5] R. D. Pietro, D. Ma, C. Soriente et G. Tsudik, « Posh : Proactive »
l’auto-guérison coopérative dans les réseaux de capteurs sans fil sans surveillance », dans
IEEE SRDS, pp. 185-194, 2008.

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Superviseur de la faculté :

Amiya Nayak

Etudiant :

Partenaire :

Discipline :

Secteur :

Université :

Université d’Ottawa

Programme :

Stage de recherche Globalink

Recherche de médicaments dans tous les bons endroits : Les eaux usées de drogue « épidémiologie »

Nous déterminerons les niveaux et les profils d’utilisation de certains produits pharmaceutiques dans la population du Manitoba et certaines sous-populations, et nous étudierons l’ampleur de cette utilisation lors d’événements épisodiques (p. ex. les centres de villégiature n’occupaient qu’une partie de l’année, avec probablement différents profils de consommation de drogues). Notre hypothèse est qu’une analyse appropriée des matériaux de substitution, à savoir les eaux usées, fournit une mesure réaliste de la quantité et des types de nombreux médicaments utilisés par le public, et de la mesure dans laquelle ces médicaments peuvent contaminer les eaux de surface recevant des rejets d’eaux usées grâce à l’analyse de traceurs.

La caractérisation de la consommation de drogues aide à déterminer l’état de santé publique global, car elle estime la quantité de médicaments nécessaires pour les affections. Cependant, les moyens typiques d’évaluer cette information, tels que les dossiers de vente et d’ordonnance, présentent plusieurs inconvénients majeurs, par exemple, ils n’indiquent pas l’utilisation réelle. Les questionnaires dépendent de rapports exacts, qui peuvent ne pas être fournis pour diverses raisons (p. ex., des préoccupations en matière de protection de la vie privée).

Parce que les médicaments sont incomplètement métabolisés, ils sont excrétés dans les systèmes d’égouts, et donc aller dans les installations de traitement des eaux usées.
En effet, certains produits chimiques ménagers, comme l’édulcorant artificiel sucralose, sont mal métabolisés et semblent être écologiquement stables, de sorte que sa présence dans l’environnement peut indiquer une contamination par les eaux usées. La mesure des eaux usées fournirait un objectif, anonyme (c.-à-d. aucun renseignement personnel nécessaire, donc la protection de la vie privée) et un moyen global d’évaluer la consommation de drogues, si les résidus trouvés dans les eaux usées pouvaient être corrélés à l’utilisation. Cependant, les efforts de mesure actuels peuvent être assez inexacts. Par exemple, la consommation de drogues peut varier selon la saison ou même l’heure de la journée. La plupart des études de surveillance saisissent simplement l’eau et ne saisissent donc pas avec précision les changements de concentration courants à court terme.

Nous estimerons les niveaux globaux de consommation de drogues au Manitoba grâce à l’analyse des influents d’eaux usées dans certaines collectivités représentant un échantillon représentatif de la province. Les régions urbaines sont représentées par les usines de traitement de Winnipeg. Les collectivités rurales moins peuplées sont représentées par les bassins de stabilisation des eaux usées de Morden et de Winkler, dans le sud du Manitoba, site de travaux antérieurs d’un étudiant de MITACS. Les zones où l’occupation varie considérablement selon la saison et, par conséquent, où la consommation de drogues est probablement différente, comme les régions de loisirs et de villégiature, sont représentées par le Grand Marais près des rives du lac Winnipeg.

Contrairement aux efforts précédents, nous tirerons parti de la technologie d’échantillonnage passif pour obtenir des concentrations moyennes continues et pondérées dans le temps de médicaments, en utilisant des taux d’étalonnage appropriés que nous avons aidés à développer. Ces échantillonneurs seront déployés séquentiellement dans les effluents et les influents d’eaux usées afin de déterminer les tendances spatiales et temporelles des concentrations mesurées par chromatographie liquide à ultra-haute performance - spectrométrie de masse en tandem. Avec les débits de traitement, nous calculons les intrants et les extrants de médicaments, que nous croyons à partir de travaux antérieurs comme étant constants par habitant compte tenu de l’utilisation omniprésente. Les charges d’eaux usées de sucralose détermineront la quantité de « dilution » des eaux usées présentes dans les eaux de surface qui contiennent ce produit chimique, ce qui aidera à cartographier l’étendue des impacts des eaux usées au Manitoba.

Ces travaux fourniront des données objectives et globales sur les taux et les tendances de consommation de drogues dans la population du Manitoba, qui fait actuellement défaut.

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Superviseur de la faculté :

Charles Wong,

Etudiant :

Partenaire :

Oui

Discipline :

Secteur :

Université :

Université du Manitoba

Programme :

Stage de recherche Globalink

Spectroscopie de perte diélectrique de résolution submicronique pour un microscope à sonde à balayage

L’objectif actuel de ce groupe de recherche est de développer une approche basée sur le microscope à sonde à balayage qui nous permettra d’effectuer une spectroscopie de perte diélectrique (c’est-à-dire des mesures tangentes de perte) sur des échantillons de couches minces avec une résolution spatiale submicronique. Notre objectif est de développer cette technique, basée sur une forme dynamique de microscopie à force électrostatique, en un ajout utile à la suite d’approches de sondage disponibles. Nos efforts se concentrent sur les membranes polymères composites qui trouvent une utilisation dans une gamme de dispositifs, y compris un système de photosynthèse artificielle et d’autres membranes polymères conductrices telles que celles utilisées dans les piles à combustible. Un autre domaine de recherche clé est l’étude du potentiel de développement de nouveaux matériaux pour l’isolation électrique. Au cours des dernières années, beaucoup d’intérêt a été généré par l’utilisation de nanoparticules / nanofillers distribués par des polymères isolants comme une technique pour modifier la constante diélectrique de l’isolant. Notre intérêt est d’examiner si ces approches conduisent au développement de points faibles locaux en raison de la variation abrupte du caractère diélectrique à des échelles de longueur submicroniques. Comme la résolution spatiale requise n’est pas réalisable via des approches de mesure conventionnelles, notre nouvelle approche est bien placée pour aider nos collaborateurs dans ces études.

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Superviseur de la faculté :

Derek Oliver

Etudiant :

Partenaire :

Discipline :

Secteur :

Université :

Université du Manitoba

Programme :

Stage de recherche Globalink

Méthodes bayésiennes de méta-analyse avec des applications aux essais multi-bras avec des résultats binaires

Récemment, il y a eu un intérêt croissant pour la méta-analyse dans de nombreux domaines, y compris la médecine, l’éducation, la psychologie, les sciences sociales. Dans la littérature, deux approches principales sont utilisées dans la méta-analyse : le modèle à effets fixes et le modèle à effets aléatoires. Dans le cadre du modèle à effet fixe, nous supposons qu’il existe une ampleur réelle de l’effet qui est partagée par toutes les études incluses. L’effet combiné est notre estimation de cette ampleur de l’effet commun. S’il n’y a pas d’hétérogénéité statistique entre les études, les différences entre les études peuvent être dues à une variation aléatoire et le modèle à effets fixes peut être approprié. Dans le modèle à effets aléatoires, nous supposons que l’effet réel pourrait varier d’une étude à l’autre. Muthukumarana et Tiwari (2012) ont développé un modèle à effets aléatoires utilisant le processus de Dirichlet avant de tenir compte de l’hétérogénéité entre les études. Ce projet sera axé sur l’amélioration de la méthodologie élaborée dans le présent document. Plus précisément, la méthodologie sera étendue à la version multivariée de la méta-analyse aléatoire avec des résultats binaires. Cette extension est importante lorsqu’il y a plusieurs zéros observés dans certaines études. Cela obligera à introduire des modèles binomiaux gonflés à zéro (ZIB) pour la méta-analyse.

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Superviseur de la faculté :

Saman Muthukumarana

Etudiant :

Partenaire :

Discipline :

Secteur :

Université :

Université du Manitoba

Programme :

Stage de recherche Globalink

Développement pour la Symphonie des appareils

La multitude d’appareils informatiques possédés (et transportés) par une personne donnée augmente. Il existe un besoin et une opportunité évidents de ne pas simplement reproduire les expériences entre les facteurs de forme, mais plutôt de permettre aux applications de couvrir facilement les facteurs de forme. À l’avenir, il est facile de prévoir que les expériences se développeront et se rétréciront de manière transparente en annexant des écrans et des périphériques d’entrée à proximité : le Netflix du futur n’est pas celui qui peut simplement lire le même film sur plusieurs appareils. Il s’agit plutôt d’un appareil où tout appareil dans une poche de spectateurs peut servir de télécommande et d’affichage d’informations supplémentaires pour l’écran montrant le film. Deux personnes essayant de trouver une date commune pour une réunion pourront afficher sans effort un chevauchement de leurs calendriers sur un écran à proximité. Un utilisateur assis à son ordinateur portable devrait pouvoir facilement glisser une page de table des matières d’un document sur son iPad et l’utiliser comme index pour sélectionner les pages affichées sur le PC. Nous énodons cette expérience informatique personnelle la Symphonie personnelle des appareils (PSoD).

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Superviseur de la faculté :

Daniel Wigdor

Etudiant :

Partenaire :

Oui

Discipline :

Secteur :

Université :

Université de Toronto

Programme :

Stage de recherche Globalink

Réduire la NÉTose pour améliorer la santé pulmonaire

Contexte, lacune dans les connaissances et valeur thérapeutique : Les maladies pulmonaires sont la principale cause de morbidité et de mortalité des patients atteints de fibrose kystique (MK). L’un des principaux coupables des maladies des voies respiratoires de cf est inflammation chronique liée aux neutrophiles mourants, à l’accumulation d’ADN et à la colonisation de Pseudomonas aeruginosa. Cependant, les facteurs et les voies qui règlent les changements pathologiques, particulièrement appropriés à la mort de neutrophile, dans des voies aériennes de CF sont peu clairs.

NeTosis ou la mort des neutrophiles en formant des pièges extracellulaires de neutrophile (NETs) est une forme récemment identifiée de mort cellulaire. Nos données suggèrent fortement que le dysregulation de NETosis contribue à l’accumulation de l’ADN et des sous-produits cytotoxiques neutrophilic dans l’affection pulmonaire de CF. Nous visons à inhiber cette voie pour traiter les maladies pulmonaires de la FK et à prévenir la détérioration de la santé pulmonaire.

Les objectifs généraux de notre projet sont d’identifier l’hôte et les facteurs microbiens qui régulent la nématose dans les poumons enflammés et de concevoir des stratégies thérapeutiques pour supprimer la nématose.

Objectifs spécifiques et approches expérimentales : (i) Le premier objectif est de déterminer les facteurs clés (hôte et composants microbiens) qui régulent la nématose. Nous utiliserons un modèle de type sauvage et de souris avec des affections pulmonaires de type CF pour identifier les facteurs de l’hôte. Pour identifier les facteurs bactériens, nous utiliserons des souches cliniques de bactéries et leurs composants dans les tests NETosis. (ii) Le deuxième but est d’élucider la pertinence de ces facteurs dans l’affection pulmonaire de CF et de supprimer NETosis dans CF-comme des voies aériennes de souris. Nous utiliserons du sang humain (sain, CF), des échantillons de BAL et d’expectorations et des modèles murins in vivo pour atteindre cet objectif.

Signification : L’identification de molécules qui suppriment la mort de neutrophiles NETotic dans les voies respiratoires de CF pourrait aider à concevoir de nouvelles thérapies pour traiter la maladie pulmonaire de CF.

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Superviseur de la faculté :

Nades Palaniyar

Etudiant :

Partenaire :

Discipline :

Secteur :

Université :

Université de Toronto

Programme :

Stage de recherche Globalink

Communications sans fil coopératives multi-hop

Les participants au réseau collaboratif peuvent réaliser conjointement des fonctions de mise en réseau avancées au-delà du simple relais de paquets de données. Ils permettent la reconfiguration du réseau distribué et le réglage autonome des logiciels et du matériel entre pairs, afin de prendre en charge des exigences d’applications et des environnements réseau divers et évolutifs. Cependant, la combinaison de l’interférence mutuelle, de l’échelle du réseau, du contrôle décentralisé et de l’instabilité possible de la radio à plusieurs bonds apporte de nouveaux défis au paradigme de la collaboration intelligente dans les réseaux sans fil de prochaine génération. Nous menons des recherches pour créer de nouvelles théories et technologies visant à promouvoir la collaboration intelligente entre les appareils homologues dans un système sans fil. Ce projet vise à obtenir un approvisionnement efficace des ressources et des services, en tirant parti de l’avantage de la communication conjointe et de la puissance de traitement conjoint de plusieurs appareils sans fil à proximité.

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Superviseur de la faculté :

Ben Liang

Etudiant :

Partenaire :

Discipline :

Secteur :

Université :

Université de Toronto

Programme :

Stage de recherche Globalink

Gestion de la mobilité pour les systèmes sans fil hétérogènes de nouvelle génération

Pour soutenir la disponibilité omniprésente des applications et des services à large bande, on s’attend à ce que de multiples technologies d’accès au réseau, y compris l’Internet filaire et divers réseaux sans fil, coexistent et interagissent. Cette intégration de réseaux d’accès hétérogènes pose des défis uniques dans la conception d’applications et de services multimédias, car aucun réseau ne répond à l’idéal d’une bande passante élevée, d’une disponibilité universelle et d’un faible coût. Ce projet vise à fournir des solutions innovantes à l’inter-connectivité réseau et à la gestion des ressources sans fil, afin de permettre des services efficaces et transparents aux utilisateurs mobiles sur des plates-formes de réseau hétérogènes.

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Superviseur de la faculté :

Ben Liang

Etudiant :

Partenaire :

Oui

Discipline :

Secteur :

Université :

Université de Toronto

Programme :

Stage de recherche Globalink

Virtualisation de stockage évolutive et fiable

Deux technologies émergentes, le stockage virtualisé et le stockage en nuage, transforment l’infrastructure de stockage des systèmes informatiques. Les deux technologies permettent un partage accru des ressources, promettant une utilisation plus flexible, gérable et rentable des ressources de stockage. Cependant, ces technologies de stockage partagé soulèvent plusieurs défis pour les fournisseurs de stockage. Les systèmes de stockage doivent répondre aux exigences de performances concurrentes et contradictoires des clients. Ils doivent être conçus pour des unités de stockage hétérogènes avec des caractéristiques très variables, telles que des disques bas de gamme et d’entreprise, et une variété de périphériques flash. La fiabilité et la sécurité du stockage deviennent des préoccupations critiques car la perte de disponibilité des données ou la compromission des données peut affecter un grand nombre d’utilisateurs, ce qui peut nuire aux activités des clients. Ces exigences et d’autres, telles que la réduction de la consommation d’énergie, entraînent une complexité croissante des systèmes de stockage partagés, avec beaucoup de temps et d’efforts consacrés à la conception, à la personnalisation et à la maintenance des solutions de stockage, à la fois au fournisseur et au client.

Notre principale observation est qu’une architecture basée sur des stratégies qui permet une spécification et une application flexibles des exigences de stockage est essentielle pour gérer la complexité des systèmes de stockage partagés. Nous proposons une architecture de stockage dans laquelle les stratégies de haut niveau permettent d’exprimer les exigences au niveau de l’application à l’aide d’une interface de gestion commune, et le système applique ces exigences en surveillant à la fois les demandes de stockage et les caractéristiques dynamiques des périphériques de stockage. Notre système de stockage basé sur des stratégies s’adaptera aux changements dans la charge de travail, les configurations matérielles, la consommation d’énergie et les points chauds de charge, tout en fournissant un stockage fiable et sécurisé aux clients. Il aidera à réduire les coûts des fournisseurs de stockage, tout en permettant une plus grande flexibilité pour leurs clients, augmentant ainsi l’utilisation des technologies de virtualisation et de stockage en nuage.

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Superviseur de la faculté :

Ashvin Goel

Etudiant :

Partenaire :

Oui

Discipline :

Secteur :

Université :

Université de Toronto

Programme :

Stage de recherche Globalink

Adaptation optimale des traitements de radiothérapie

La radiothérapie à modulation d’intensité (RCMI) est une technologie avancée de traitement du cancer qui utilise des faisceaux de rayons X de haute énergie pour administrer des radiations à une tumeur. Dans l’IMRT, les faisceaux de rayonnement sont divisés en de nombreux petits faisceaux. Les intensités de chaque faisceau de rayonnement sont calculées à l’aide d’un logiciel spécialisé. Dans ce logiciel, le problème de planification de traitement est modélisé comme un problème d’optimisation mathématique et résolu à l’aide d’algorithmes mathématiques.

Les traitements doivent tenir compte des incertitudes potentielles qui peuvent dégrader la qualité du traitement. Par exemple, les tumeurs dans le poumon bougent à mesure que le patient respire, donc lors de la résolution du problème d’optimisation mathématique pour concevoir un traitement de radiothérapie, un tel mouvement doit être tenu compte. Mon groupe de recherche a conçu de nouvelles méthodes d’optimisation robustes pour optimiser les traitements de radiothérapie soumis à de telles incertitudes. En outre, nous avons développé des méthodes adaptatives qui permettent au traitement d’être adapté aux changements du patient au fur et à mesure que le traitement progresse les traitements sont normalement répartis sur plusieurs semaines.

Ce projet Globalink s’appuiera sur les recherches existantes menées au sein de mon groupe de recherche sur la radiothérapie adaptative et robuste. En particulier, deux problèmes connexes seront explorés dans ce projet. Premièrement, la question est de savoir à quelle fréquence un traitement doit être adapté. Nos recherches initiales montrent que les traitements qui s’adaptent à l’incertitude fonctionnent mieux que ceux qui ne le font pas, mais la question de savoir à quelle fréquence s’adapter est encore ouverte. Une adaptation fréquente conduit probablement à de meilleurs résultats cliniques, mais finit par être assez coûteuse pour l’hôpital. Pour répondre à la première question, nous commencerons par une analyse empirique utilisant des données historiques sur les patients et une recherche exhaustive pour déterminer les temps d’adaptation optimaux du traitement (rétrospectivement), compte tenu d’un budget d’une adaptation, de deux adaptations, etc. C’est-à-dire, si nous sommes autorisés à ré-optimiser le traitement une fois pour nous adapter aux observations de l’incertitude, quand devrions-nous ré-optimiser. Guidés par les résultats empiriques, nous développerons un modèle mathématique qui peut être appliqué à de futurs cas de traitement afin de déterminer les lignes directrices sur l’adaptation au traitement.

Le deuxième problème se concentrera sur l’extension de nos modèles mathématiques précédemment développés pour adapter un traitement afin d’envisager d’intégrer l’information sur les doses précédentes d’une manière nouvelle. Nous avons mis au point des modèles préliminaires d’optimisation adaptative qui tiennent compte de l’information sur les doses antérieures (p. ex., si certaines parties de la tumeur sont sous-dosées, le modèle se concentrera sur l’augmentation de la dose dans ces régions au cours des jours de traitement suivants), mais ils nécessitent des tests plus approfondis. Nous avons émis l’hypothèse d’améliorations supplémentaires au modèle qui peuvent mesurer plus précisément les doses précédentes délivrées et ajuster les besoins futurs en doses. Nous allons mettre en œuvre ces nouvelles idées algorithmiques, les intégrer dans nos modèles précédemment développés et tester si les résultats de dose sont améliorés avec le nouveau modèle.

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Superviseur de la faculté :

Timothée Chan

Etudiant :

Partenaire :

Oui

Discipline :

Secteur :

Université :

Université de Toronto

Programme :

Stage de recherche Globalink