Projets innovants réalisés

Plastiques Matériaux d’emballage ayant des propriétés antifongiques / microbiennes

Des matériaux d’emballage en plastique sont nécessaires dans de nombreux produits alimentaires pour prévenir la détérioration et prolonger la durée de conservation. Ce projet est axé sur le développement de matériaux d’emballage en plastique qui ne permettront pas aux bactéries et aux champignons de se développer à la surface du plastique en contact avec l’aliment, le pain dans ce cas particulier. Outre l’exigence de performance évidente de l’incorporation d’une barrière contre la croissance fongique / bactérienne, la solution d’emballage doit également satisfaire aux critères suivants : i) elle ne doit pas affecter le goût, la texture du pain, ii) l’additif doit être « naturel » et ne pas contenir d’agents de conservation tels que le propionate de calcium qui compromet la connotation saine de la gamme de produits particulière de pain, iii) les propriétés optiques et mécaniques de la fi lm d’emballage ne doivent pas être compromises, iv) la solution doit être industriellement favorable aux techniques de traitement des matières plastiques existantes et v) ne pas avoir d’impact négatif sur l’environnement lors de l’élimination.

Évaluation de l’état des ponts en béton à l’aide de la technologie GPR

Les systèmes de gestion des ponts (BMS) sont utilisés dans le monde entier par les agences de transport comme un moyen de gérer efficacement les stocks de ponts existants. Le ministère des Transports du Québec (MTQ) possède et maintient un énorme inventaire de plus de 9 600 ponts, soit provincial : 5 300 et municipal : 4 300 ponts. Mtq utilise l’inspection visuelle, qui est toujours subjective à la technique, l’expérience et l’interprétation des opérateurs, pour enregistrer les défauts sur les ponts et évaluer leur état. Bien que l’inspection visuelle peut trouver la plupart des défauts externes ; cependant, il ne peut pas détecter les défauts internes dans les structures. De nombreux efforts ont été déployés pour résoudre ces problèmes à l’aide de technologies d’évaluation non destructive (NDE), qui sont encore assez limitées. De plus, la plupart des techniques élaborées étaient axées sur l’évaluation de l’état des tabliers de pont, négligeant d’inclure les autres éléments du pont. Par conséquent, l’objectif principal de cette recherche est de développer un système d’évaluation de l’état des ponts en béton basé sur les résultats d’inspection du géoradar (GPR) en tant que technologie NDE. La recherche proposée rendra les ponts plus sécuritaires pour la société et l’environnement en élaborant des modèles et des outils novateurs d’évaluation de l’état des ponts fondés sur la DPG, qui facilitent le rôle des décideurs dans l’évaluation de l’état des tabliers de pont et dans la décision de la méthode la plus appropriée pour remettre en état ou remplacer les tabliers.

Bâtir l’équité et l’inclusion par les arts

L’enseignement par le biais des arts a souvent été présenté comme un moyen efficace de faire participer les élèves marginalisés. À ce titre, il semblerait qu’une approche de l’apprentissage imprégnée d’arts puisse promouvoir l’équité et l’inclusion dans les écoles. Ce projet de recherche vise à faire participer les élèves en tant que co-chercheurs à l’étude de la façon dont les arts et la créativité permettent exactement des moments d’équité de survenir dans la salle de classe. Pour atteindre cet objectif global, le stagiaire développera un outil d’évaluation de la conscience avant et après l’équité pour les étudiants, ainsi qu’une stratégie de documentation pour les étudiants afin de capturer et de réfléchir sur les moments d’équité qui surviennent lors de leur participation à un projet GénieArts. Ces outils feront progresser le programme de recherche de La région de Waterloo d’HabiloTageArts et appuieront également le travail de Overlap Associates pour favoriser l’innovation en mettant en place des contextes inclusifs pour la collaboration.

Modélisation des chocs de la structure composite de l’aéronef

Les structures composites sont vulnérables aux dommages causés par les chocs et doivent satisfaire aux procédures de certification pour les impacts à grande vitesse causés par les impacts d’oiseaux et les dommages causés par des corps étrangers. Étant donné que la réalisation de tests d’impact à grande échelle est très coûteuse et donc peu pratique, le développement d’outils analytiques validés pour la prédiction de la réponse structurelle est essentiel pour que l’industrie réduise les coûts de développement et accélère le processus de développement. Aujourd’hui, les capacités de modélisation de la défaillance initiale et progressive des matériaux composites n’ont pas été soigneusement évaluées ou validées pour les codes d’éléments finis commerciaux. Par conséquent, la modélisation précise de l’intervention en cas d’impact et de la défaillance des structures de cellule composites soumises à des conditions d’impact et d’écrasement demeure un problème difficile. Malgré l’existence d’un grand nombre de littérature sur l’analyse progressive des dommages dans les composites, notre compréhension des mécanismes de défaillance fondamentaux et du comportement des composites n’est pas encore complète. Cela découle en grande partie de la nature complexe multi-échelles et interactive des dommages dans les composites.

Évaluation des risques pour la santé humaine du manganèse et des composés inorganiques du manganèse et application de la régression catégorique dans l’évaluation quantitative des risques du manganèse

Risk Sciences International termine actuellement une évaluation complète des risques des effets potentiels du manganèse sur la santé humaine. Cette évaluation comprend un examen systématique de la littérature mondiale sur les études épidémiologiques et toxicologiques du manganèse, à la suite duquel un groupe d’experts internationaux a noté tous les résultats indésirables pour la santé identifiés dans le cadre de cet examen à l’aide d’une échelle de notation de la gravité de 12 points. En normalisant divers résultats pour la santé sur une échelle de gravité commune, il est maintenant possible d’effectuer une analyse de régression catégorique des résultats de plus de 200 articles scientifiques contenant des renseignements pertinents sur la relation dose-réponse sur le manganèse. Au cours de ce stage MITACS, Mme Milton aidera les scientifiques principaux du RSI à effectuer la régression catégorique détaillée de cette base de données complète unique sur les effets de l’exposition au manganèse sur la santé humaine.

Améliorer l’expérience utilisateur avec une plate-forme de jeu social : identifier et s’adapter aux traits et comportements significatifs des utilisateurs

Ce projet comprendra l’utilisation de techniques de modélisation statistique et d’apprentissage automatique afin de déterminer les facteurs importants qui existent dans les journaux d’interaction des utilisateurs recueillis à partir d’un système de jeu social. Ensuite, ces facteurs seront utilisés pour informer, mettre en œuvre et tester une plate-forme adaptative pour gérer et améliorer les comportements liés à l’expérience utilisateur et / ou à la rétention des utilisateurs.

Prise en charge de l’algèbre informatique et du calcul haute performance pour le contrôle prédictif du modèleBrégétation de l’ordinateur et du calcul de haute performance Pour le contrôle prédictif du modèle

Dans de nombreuses applications industrielles et d’ingénierie, le contrôle des processus joue un rôle central. Parmi les stratégies de contrôle possibles, le modèle de contrôle prédictif (MPC), également appelé contrôle d’horizon de recul (RHC), se distingue par son excellente capacité à gérer les contraintes. Bien que le MPC ait été appliqué avec succès à de nombreuses applications industrielles, les développements ultérieurs sont limités lorsqu’il devient nécessaire de résoudre de nombreux grands problèmes d’optimisation en ligne. Pour surmonter cette situation, l’optimisation paramétrique est souvent utilisée de sorte que la majeure partie de la charge de calcul est poussée à une phase hors ligne. Dans ce projet, nous proposons de développer des algorithmes et des outils logiciels basés sur le calcul symbolique, pour effectuer une optimisation paramétrique avec les procédures en ligne correspondantes, en ciblant MPC dans le cas des contraintes polynomiales et de la fonction objective polynomiale. La recherche proposée réunira les dernières avancées en géométrie algébrique réelle computationnelle et en techniques de calcul de haute performance. Notre objectif est de générer des packages axés sur les applications pour MAPLE, le produit phare de notre partenaire industriel. En particulier, l’infrastructure déployée sera utilisée pour prendre en charge une autre application reposant sur une stratégie hors ligne en ligne, à savoir la génération de code de programmes parallèles. Non seulement cela nous permettra de capitaliser sur les efforts investis pour soutenir MPC via une optimisation paramétrique symbolique, mais cela servira également d’outil de développement dans ce projet en générant un code parallèle portable et efficace à l’appui de nos solveurs MPC.

Identification de la région de sécurité du réseau électrique à l’aide des UGP

Le maintien de la sécurité du réseau électrique est l’un des principaux défis auxquels sont confrontés les opérateurs de réseaux de transport aujourd’hui. Dans les marchés de l’électricité en évolution rapide et dé-réglementés, les sociétés de transport du monde entier ont souvent une double et contradictoire responsabilité de maintenir la sécurité du système et d’atteindre des niveaux de performance de transport élevés.

La sécurité du système d’alimentation est une fonction complexe de nombreuses variables, y compris la connectivité réseau, le modèle de charge et de génération, et les contingences qui peuvent se produire. Il existe un certain nombre de moteurs d’analyse tels que le flux de puissance, la stabilité transitoire, la stabilité de la tension, etc., qui sont continuellement utilisés pour faire des simulations dans les centres de contrôle des services publics afin de déterminer la région d’exploitation sûre dans des états normaux et dans des états de contingence. Même si certaines de ces analyses sont utilisées dans un environnement en ligne (presque en temps réel), le besoin de techniques plus rapides et plus précises a été une source d’inspiration importante pour de nombreux chercheurs du monde entier.

Dans ce projet de recherche, l’équipe élaborera un cadre pour identifier la région de sécurité d’un système électrique à l’aide des unités de mesure phasor et de la technique d’exploration de données. Le cadre peut être utilisé dans une application en ligne pour suivre la sécurité du système à partir des mesures en temps réel de l’amplitude et de l’angle de la tension obtenues à partir des PDU. Ce projet de recherche, une fois terminé, profitera aux services publics de plusieurs façons, y compris l’exploitation du réseau électrique près de ses limites de stabilité, la maximisation des limites de capacité de transfert de puissance à partir d’un réseau électrique et une meilleure préparation à prendre des mesures préventives et correctives. La technique et le cadre élaborés seront mis à l’essai sur quelques systèmes d’alimentation réalistes, y compris le réseau électrique de BC Hydro.

Nouvelle méthode d’élément limite pour l’extraction d’inductance dans des câbles de sections transversales complexes

Le projet proposé est consacré à la résistance rapide et à l’extraction de l’inductance pour les lignes de transport multiconductrices. Étant donné que la complexité des conceptions de câbles d’alimentation a considérablement augmenté au cours de la dernière décennie, des outils rapides et précis pour la caractérisation électromagnétique sont nécessaires. Les modèles de câbles actuellement utilisés par Manitoba Hydro sont toutefois trop simplifiés par rapport à ceux disponibles sur le marché. La formulation alternative d’équation intégrale surface-volume-surface est proposée pour réduire le temps de calcul et la mémoire. Au cours de ce projet, le solveur de méthode des moments basé sur la nouvelle formulation sera accéléré via des matrices hiérarchiques et / ou une approximation croisée adaptative. Cet extracteur de résistance et d’inductance sera intégré au logiciel PSCAD actuellement développé par Manitoba Hydro.

Étudier les algorithmes d’apprentissage automatique pour détecter les anomalies dans les infrastructures informatiques en temps réel

Metafor, partenaire de l’industrie, développe une nouvelle classe de solutions de gestion de systèmes informatiques. Dans le cadre de ce projet, Metafor construit une fonctionnalité de produit qui surveille les activités informatiques et réseau et recherche des signes d’anomalies. Il s’agit d’un problème important car les anomalies sont généralement associées à des comportements anormaux de l’utilisateur ou du système qui peuvent potentiellement entraîner des problèmes tels que la panne du système. Comme les propriétés des anomalies et les comportements normaux sont stochastiques et dynamiques par nature, des algorithmes de traitement du signal et d’apprentissage automatique efficaces et intelligents sont nécessaires pour détecter ces anomalies. Dans le cadre de ce projet, le stagiaire effectuera une enquête complète sur l’état de l’art de la détection des anomalies en temps réel ; étudier un ensemble d’indicateurs ou de fonctionnalités du système ainsi que des algorithmes d’apprentissage automatique qui peuvent potentiellement être utiles pour détecter les anomalies. Enfin, le stagiaire mettra en œuvre des algorithmes appropriés pour prédire la présence d’anomalies dans le système en temps réel.

Les effets du stress au début du cycle biologique de l’esturgeon blanc sur la physiologie larvaire, le développement et la sensibilité olfactive

Des niveaux élevés d’hormones de stress (c.-à-d. le cortisol) fournissent un mécanisme potentiel par lequel l’état du substrat affecte le développement et la survie des larves chez l’esturgeon blanc en voie de disparition. La possibilité que les hormones de stress médient la réponse larvaire aux conditions du substrat sera étudiée en élevant artificiellement les niveaux de cortisol et en identifiant les effets sur la physiologie larvaire. Les niveaux de cortisol des poissons adultes capturés dans la nature seront également étudiés afin de déterminer les effets de la capture et de la manipulation sur le succès du frai et la qualité des larves. Deux projets finaux examineront si l’état du substrat (stress de l’habitat) a une incidence sur le développement olfactif des larves et/ou sur les concentrations d’hormones thyroïdiennes. Ces deux facteurs peuvent être liés au mécanisme d’impression par lequel les poissons retournent à leur lieu de naissance pour frayer (p. ex. saumon). Une meilleure compréhension des facteurs qui influent sur la survie et la qualité des larves aidera les deux partenaires du projet à mettre en œuvre les composantes du plan de rétablissement de l’espèce axées sur l’écloserie et l’habitat.

Modélisation 4D des champs potentiels dans les systèmes volcaniques actifs

Les éruptions volcaniques explosives riches en silice constituent une menace majeure et récurrente pour l’environnement de surface de la Terre ; ces éruptions peuvent immédiatement déposer jusqu’à plusieurs centaines de kilomètres cubes de cendres volcaniques sur des centaines à des millions de kilomètres carrés, posant un danger sociétal à l’échelle d’un continent entier. Il est donc essentiel que nous recueillions des données complètes et développions des modèles 4D (3D dans le temps) qui tiennent compte de manière réaliste de la dynamique qui conduit à ces événements destructeurs. Cela nécessite que nous comprenions la dynamique du magma précurseur à la fois sur des échelles de temps humaines longues (des années à des millénaires) et courtes (des mois à des semaines). Le doctorant effectuera des campagnes annuelles sur le terrain au Chili et en Nouvelle-Zélande pour recueillir des données potentielles sur le terrain (gravité, magnétique et électrique) ; cela sera par la suite analysé et modélisé en conjonction avec une gamme d’autres données complémentaires. À l’aide d’un éventail extraordinairement large de données non exclusives, ce partenariat de recherche permettra l’étalonnage et l’optimisation croisés du code de modélisation commerciale qui profiteront aux deux milieu postsecondaire et l’industrie.