Projets innovants réalisés

Optimisation logistique intégrée

L’un des principaux défis d’une chaîne d’approvisionnement mondiale est de distribuer des produits de leur point de production à un ensemble de clients dispersés dans une autre région géographique. La planification efficace de ce processus de transport peut avoir des répercussions importantes sur les coûts, la disponibilité des produits, les délais, les répercussions environnementales, etc.
Dans ce projet, nous considérons le transport long-courrier comme cela se produit dans les chaînes d’approvisionnement mondiales, dans lesquelles les produits deviennent disponibles à un certain point, c’est-à-dire un terminal à conteneurs, et doivent être distribués dans une région donnée. Sa contribution réside dans le fait que nous considérons un réseau multimodal, de sorte que le choix des moyens de transport à utiliser dépendra de l’objectif du décideur. Il y a un compromis clair entre le délai de transport et le coût, mais l’équilibre est moins évident lorsque l’on considère les coûts d’inventaire et la disponibilité des produits pour satisfaire une demande inconnue, ou lorsque les préoccupations environnementales sont ajoutées à l’équation.

Production d’hydrocarbures de la gamme gazoline à partir de déchets (Nouveau)

Ce projet est en collaboration avec un laboratoire gouvernemental travaillant sur un processus de fermentation qui donne une solution aqueuse de monoalcools à chaîne courte. Notre contribution à ces travaux sera le développement d’un catalyseur hétérogène approprié pour la conversion de ces mélanges d’alcools en hydrocarbures de la gamme gazoline (C5-C9). Le projet complet conduirait alors à un processus de déchets à gazoline.
L’étudiant travaillera sur la préparation, la caractérisation et la mise à l’essai de ces catalyseurs solides.

Production de biodiesel sous ultrasons (Nouveau)

Dans ce projet, nous effectuons la réaction de transestérification des huiles végétales pour produire du biodiesel. Le processus est accéléré lorsque cette réaction est effectuée dans un réacteur continu équipé d’un générateur d’ultrasons. Dans ce cas, des conversions très élevées sont obtenues à des temps de résidence aussi bas que 20 secondes par rapport aux heures dans la technologie actuelle. L’objectif est d’étudier les différents paramètres impliqués afin de concevoir rationnellement le réacteur industriel.
Les produits de réaction, y compris les tri-, di et monoglycérides résiduels, en plus des divers esters méthyliques d’acides gras (FAME) qui constituent du biodiesel, sont analysés à l’aide d’un chromatographe liquide ultra haute pression (UHPLC) de pointe. Cet instrument est équipé de plusieurs détecteurs, y compris un spectromètre de masse à haute résolution.

Nouvelles solutions de cartographie basées sur des images hyperspectrales acquises à partir d’un système aérien sans pilote (drone)

Les systèmes d’aéronefs sans pilote (UAS), également connus sous le nom de drones, sont une technologie émergente avec un énorme potentiel pour permettre de nouvelles applications civiles. Dans un proche avenir, le nombre et l’utilisation des UAS augmenteront. Ils joueront un rôle important dans de nombreuses missions publiques telles que la surveillance des frontières, les relevés de la faune, la formation militaire, la surveillance météorologique et l’application de la loi locale. Lorsqu’ils sont équipés d’une caméra, les UAS sont des plates-formes d’acquisition efficaces pour la cartographie et l’arpentage régionaux à des coûts bien inférieurs à ceux des solutions photogrammétriques aéroportées. Ils présentent des avantages supplémentaires tels qu’un déploiement rapide et facile permettant une acquisition de données fréquente et à jour, ainsi que des acquisitions où et quand cela est nécessaire. De plus, l’altitude de vol plus basse du UAS fournit des images avec une résolution spatiale plus élevée que les plates-formes aéroportées et spatiales.

La télédétection hyperspectrale concerne l’extraction d’informations à partir d’objets ou de scènes se trouvant à la surface de la Terre, en fonction de leur rayonnement acquis par des capteurs aéroportés ou spatiaux. Il a considérablement progressé au cours des deux dernières décennies. Les résolutions spectrales et spatiales sans précédent permettent une diversité d’applications nécessitant une identification fine des matériaux ou une estimation des paramètres physiques ou biophysiques. Les principales sources de difficultés liées à l’imagerie hypersectrale sont la dimensionnalité et la taille élevées des données hyperspectrales, le mélange spectral et les mécanismes de dégradation associés au processus de mesure tels que les distorsions géométriques et les effets atmosphériques.

Le projet de recherche proposé vise à faire progresser les connaissances liées à la conception et à l’exploitation de nouvelles solutions de cartographie basées sur des images hyperspectrales acquises à partir d’un UAS (c.-à-d. un drone). Il se concentre principalement sur l’exploitation minière et les applications de l’agriculture de précision. Des expériences et de nouveaux développements d’algorithmes seront menés afin de s’attaquer aux problèmes liés au mosaïquage d’images, à la dimensionnalité élevée des données et à la distorsion radiométrique de l’image. Des approches de classification dédiées seront également conçues pour cartographier des phénomènes ou des matériaux spécifiques. Compte tenu d’un ensemble d’observations (c’est-à-dire des vecteurs pixels dans une image hyperspectrale), l’objectif de la classification est d’attribuer une étiquette unique à chaque vecteur pixel afin qu’il soit bien défini par une classe donnée. L’exploration d’entités, la corrélation, l’agrégation et les méthodes de noyau sont parmi les principales techniques, supervisées et non supervisées, ciblées pour cette recherche de classification d’images hyperspectrales. Des efforts seront également investis dans l’évaluation de la précision et des performances réalisables avec une telle technologie. Ce projet est actuellement réalisé en collaboration avec d’autres institutions et centres de recherche (ex. INRS-ETE) et peut impliquer des partenaires industriels à court terme.

Comportement sismique des bâtiments à plusieurs étages avec une marge de recul asymétrique

Les structures de construction avec des marges de recul asymétriques possèdent à la fois des irrégularités verticales et dans le plan. Le premier est dû aux changements brusques de la dimension du plan au niveau de la marge de recul, tandis que le second résulte de l’asymétrie entre la partie supérieure de la tour et la partie inférieure de la base. Un recul asymétrique introduit des excentricités de masse, de rigidité et de résistance dans l’ensemble de la structure. En conséquence, le comportement de la structure sous excitation sismique latérale dans la direction perpendiculaire à la marge de recul est couplé en translation-torsion, ce qui pourrait avoir un effet néfaste sur la réponse structurelle. Ce comportement de couplage n’a pas été étudié en détail, et son effet est largement ignoré par de nombreuses pratiques de conception sismique conventionnelles. Dans cette recherche, les effets du degré et du niveau de recul sur le comportement sismique des cadres de construction à plusieurs étages avec une marge de recul excentrique sont étudiés. Le degré de marge de recul fait référence au rapport entre la superficie du plan de la tour supérieure et la zone du plan de la base inférieure. Une étude analytique approfondie sera réalisée pour déterminer les paramètres régissant la configuration structurale et leurs effets sur la réponse globale de la structure de marge de recul.

Formats de modulation avancés et détection cohérente dans les communications optiques

Notre groupe de recherche examine les techniques d’atténuation des déficiences des liaisons de communication optique et d’augmentation de la capacité de ces liaisons. Nous abordons les solutions de traitement du signal optique et numérique (DSP) du point de vue des systèmes. Maximiser la capacité des communications par fibre est le cri de ralliement pour la recherche dans les communi-cations optiques cette décennie, en mettant l’accent sur 1) modulation d’amplitude de quadrature d’ordre élevé (QAM), et 2) débits en bauds plus élevés. Nous examinons par l’intermédiaire des distorsions de simulation à QAM de l’amplification et de l’atténuation non linéaires dans DSP ; une validation expérimentale a récemment été achevée. Nous travaillons avec un partenaire industriel pour quantifier théoriquement et par expérimentation l’amélioration du suivi de phase dans QAM lors de l’utilisation du traitement du signal optique pour supprimer le bruit de phase. Nous étudions l’efficacité et la portée de la conversion de longueur d’onde pour QAM.

Un élément clé de toutes nos recherches est le développement d’algorithmes stables, précis et efficaces dans le traitement du signal numérique hors ligne des déficiences dans le canal optique. Une mesure expérimentale typique implique une détection cohérente avec un récepteur intégré à largeur de bande de 3 dB de 22 GHz, le signal est numérisé à l’aide de deux canaux d’un oscilloscope commercial en temps réel 80 GS/s avec une largeur de bande de 30 GHz. Le traitement du signal est effectué hors ligne sur 2 millions d’échantillons capturés. Dans le traitement du signal numérique (DSP), nous appliquons un filtre passe-bas gaussien et faisons une compensation de dispersion. Nous effectuons ensuite le rééchantillonnage et la récupération du calendrier.
Une compensation de décalage de fréquence rapide grossière non assistée par des données basée sur la transformée de Fourier est effectuée de manière par bloc sur des symboles 30k. Nous appliquons l’égaliseur dirigé par décision basé sur Wiener-Hopf avec 31 robinets. Nous appliquons un filtre d’erreur carrée moyenne minimum pour atténuer l’effet de la bande passante limitée du récepteur. Nous utilisons ensuite un algorithme de maximum de vraisemblance assisté par la décision pour estimer la phase porteuse]. En conclusion, nous choisissons le symbole le plus proche aux coordonnées I/Q reçues de la constellation QAM et effectuons le mappage de symbole à bit. Nous nous synchronisons avec la séquence binaire pseudo-aléatoire transmise, comptons les erreurs et estimons le taux d’erreur binaire (TEB).

L’optimisation et la robustesse des différents algorithmes utilisés sont essentielles pour extraire les meilleurs résultats possibles de nos mesures expérimentales, ainsi que de nos simulations.

Développement d’un tracker d’environnement acoustique basé sur un smartphone pour les applications d’amélioration de la parole

Les signaux vocaux qui se propagent dans des environnements fermés sont déformés par deux facteurs importants liés à l’environnement : a) les multiples réflexions du signal des murs et d’autres objets présents dans la pièce, qui sont appelées coloration et réverbération, pour les réflexions précoces et tardives respectivement, et b) les signaux acoustiques concurrents provenant d’autres sources sonores que le haut-parleur, appelées bruit de fond. De telles distorsions dégradent non seulement la qualité de la parole et l’intelligibilité perçues pour les auditeurs humains (soit l’écoute de la parole déformée d’origine, la parole transmise par un téléphone, ou un appareil d’écoute d’assistance), mais entravent également les systèmes automatiques de reconnaissance de la parole et des haut-parleurs. Pour tenter d’atténuer ces effets, des algorithmes d’amélioration de la parole ont été largement utilisés, ainsi que des modèles acoustiques spécifiques correspondant aux caractéristiques environnementales, dans le cas des applications de reconnaissance automatique de la parole / haut-parleur.

Bien qu’il existe plusieurs méthodes pour mesurer expérimentalement l’effet des distorsions environnementales étant donné un signal de référence propre, ces méthodes ne peuvent pas être utilisées dans des applications en temps réel car un signal de référence est rarement disponible. Par conséquent, les mesures dites aveugles (c’est-à-dire les mesures qui ne nécessitent pas de signal de référence) doivent être utilisées.

Nous avons récemment proposé des mesures non intrusives d’estimation de la qualité de la parole, de l’intelligibilité et du temps de réverbération. Il a été démontré que de telles mesures estiment avec précision la qualité et l’intelligibilité de la parole dans les conditions d’écoute de bruit seulement, de réverbération seulement et de bruit plus réverbération. Des versions adaptées de ces mesures ont également été montrées pour estimer la qualité de la parole et l’intelligibilité dans des environnements d’écoute complexes pour les utilisateurs d’appareils auditifs et d’implants cochléaires. Ces mesures ont montré des performances conformes à celles obtenues avec des mesures de pointe, mais avec l’avantage supplémentaire de ne pas nécessiter l’accès à un signal de référence propre.

L’évaluation automatique des caractéristiques de l’environnement acoustique peut être utile pour améliorer les performances des algorithmes d’amélioration de la parole. La plupart des méthodes d’amélioration de la parole considèrent les caractéristiques de bas niveau extraites du signal de parole déformé, telles que le rapport signal/bruit estimé, comme un proxy pour mesurer la quantité de distorsion de la parole présente dans le signal, et s’appuient sur ces informations pour ajuster le fonctionnement de l’algorithme d’amélioration de la parole. Cependant, les caractéristiques de niveau supérieur, telles que le temps de réverbération et la qualité de la parole / intelligibilité, n’ont commencé à être explorées que récemment.

Dans ce projet, nous visons à développer des algorithmes d’amélioration de la parole conscients de l’environnement, en tenant compte des prédictions de nos mesures aveugles des caractéristiques de l’environnement acoustique. Comme première étape pour permettre l’utilisation de ces mesures dans les algorithmes d’amélioration de la parole, il est important de comprendre comment ces caractéristiques se comportent dans des environnements réels et variant dans le temps. À cette fin, nous allons développer un outil pour suivre l’évolution de nos mesures aveugles au fil du temps en tant qu’application smartphone. L’application enregistrera périodiquement des segments audio, calculera et enregistrera les mesures. L’utilisateur sera en mesure de marquer les mesures comme correspondant à des endroits spécifiques (par exemple, à l’intérieur d’une pièce, automobile, dans la rue), et aussi les annoter avec des commentaires et des scores de qualité. Les informations stockées par l’application seront ensuite analysées par les chercheurs et utilisées pour détecter les limites possibles des mesures aveugles. L’application sera plus tard étendue pour effectuer l’amélioration de la parole environnement-sensible aussi bien ; toutefois, cela ne fait pas partie de la portée de ce projet à court terme.

Piratage d’un casque EEG standard pour une interface cerveau-ordinateur d’imagerie moteur

L’objectif du projet est de pirater un casque EMOTIV EEG de sorte qu’il permette le développement d’une imagerie motrice (main gauche et droite) basée sur l’interface cerveau-ordinateur (BCI). Tel que vendu, le casque Emotiv ne possède pas d’électrodes sur la zone sensorimotrice ; cependant, si le casque est porté à l’envers, certaines électrodes seraient situées au-dessus de cette zone. Ce projet validerait l’utilisation d’une telle approche « piratée » et comparerait la performance BCI à celle obtenue avec un équipement EEG de qualité médicale qui possède des électrodes dans la région sensorimotrice. À la suite du projet, un BCI sans fil portable à faible coût sera développé qui peut être utilisé dans le monde entier comme une interface homme-machine ou même comme un outil de diagnostic.

Application de catalyseurs solides pour améliorer la dégradation des polluants émergents dans l’eau en utilisant l’ozone

La présence de polluants émergents (produits chimiques tels que les pesticides, les produits pharmaceutiques résiduels et les produits de soins personnels) dans les plans d’eau de surface devient une préoccupation sérieuse non seulement pour leur impact environnemental, mais aussi pour leurs effets nocifs potentiellement graves sur la santé humaine. Des technologies novatrices de traitement de l’eau sont à l’étude afin de déterminer leur application potentielle dans les installations actuelles de traitement de l’eau potable et des eaux usées pour éliminer ces micro-polluants dans l’eau.

Afin de réduire les concentrations de microrédits dans l’eau, la réaction à l’ozone (O3) assistée par des catalyseurs solides est considérée comme un processus potentiellement viable. L’ozone est un puissant agent oxydant qui peut être produit à partir de l’oxygène à l’aide de générateurs d’ozone disponibles. Étant donné que l’ozone est très instable dans l’eau, il est nécessaire d’évaluer l’efficacité de différents catalyseurs qui augmentent la stabilité et la sélectivité de l’ozone dans sa réaction avec divers micro-polluants dans l’eau.

L’objectif du présent projet est de comparer l’efficacité de l’ozonation en présence de trois catalyseurs solides (charbon actif, alumine et alumine modifiée développées dans notre laboratoire) en termes d’élimination des composés cibles et de consommation d’ozone. Un système de réaction semi-continue est actuellement utilisé dans notre laboratoire pour évaluer l’efficacité du catalyseur et pour étudier les effets des paramètres de fonctionnement.

Les différentes étapes du travail expérimental impliquent les étapes suivantes :
Comparaison des niveaux de consommation d’ozone et d’élimination des micropolluants à différentes doses de catalyseur
Réalisation d’expériences d’adsorption à l’équilibre pour établir les effets de l’adsorption composée sur les catalyseurs
Détermination du temps requis pour l’élimination maximale des micropolluants en fonction de paramètres cinétiques

Le projet de recherche comprend différentes activités scientifiques. L’étudiant travaillera avec une équipe de chercheurs dans l’exécution d’une variété de tâches techniques dans le laboratoire d’ozonation catalytique. Ces activités comprennent :

préparation de mélanges chimiques de micro-polluants
exploitation d’un réacteur d’ozonation catalytique semi-continue
préparation des courbes d’étalonnage hplc pour les micro-polluants
l’analyse d’échantillons de produits de réaction
la collecte et la compilation des données de recherche
l’établissement de rapports techniques
collaboration dans le développement de la cinétique de réaction
la collaboration à la réalisation d’une étude de faisabilité préliminaire

L’étudiant travaillera dans un environnement d’équipe et recevra la supervision et la formation du superviseur, des boursiers postdoctoraux, des étudiants des cycles supérieurs (phD et MSc) et des étudiants de premier cycle expérimentés du projet.

Application de l’oxydation avancée et de l’ozonation catalytique dans l’élimination des antibiotiques de l’eau

La présence de polluants émergents (produits chimiques tels que les pesticides, les produits pharmaceutiques résiduels et les produits de soins personnels) dans les plans d’eau de surface devient une préoccupation sérieuse non seulement pour leur impact environnemental, mais aussi pour leurs effets nocifs potentiellement graves sur la santé humaine. Les antibiotiques sont une classe importante de polluants émergents dans la nature. La présence d’antibiotiques dans la nature peut conduire au développement de souches de bactéries résistantes aux antibiotiques. Il s’agit d’un problème de santé important. Des technologies novatrices de traitement de l’eau sont à l’étude afin de déterminer leur application potentielle dans les antibiotiques actuels de traitement de l’eau potable et des eaux usées dans l’eau.

Afin de réduire les concentrations d’antibiotiques dans l’eau, la réaction à l’ozone (O3) assistée par des catalyseurs solides est considérée comme un processus potentiellement viable. L’ozone est un puissant agent oxydant qui peut être produit à partir de l’oxygène à l’aide de générateurs d’ozone disponibles. Étant donné que l’ozone est très instable dans l’eau, il est nécessaire d’évaluer l’efficacité de différents catalyseurs qui augmentent la stabilité et la sélectivité de l’ozone dans sa réaction avec les antibiotiques dans l’eau.

L’objectif du présent projet est de comparer l’efficacité de l’ozonation en présence de catalyseurs solides et d’oxydation avancée (O3/H2O2) en termes d’élimination des composés cibles et de consommation d’ozone. Un système de réaction semi-continue est actuellement utilisé dans notre laboratoire pour évaluer l’efficacité du catalyseur et pour étudier les effets des paramètres de fonctionnement.

Les différentes étapes du travail expérimental impliquent les étapes suivantes :
Comparaison des niveaux de consommation d’ozone et d’élimination des antibiotiques à différentes doses de catalyseur
Réalisation d’expériences d’adsorption à l’équilibre pour établir les effets de l’adsorption composée sur les catalyseurs
Détermination du temps requis pour l’élimination maximale des antibiotiques en fonction de paramètres cinétiques

Le projet de recherche comprend différentes activités scientifiques. L’étudiant travaillera avec une équipe de chercheurs dans l’exécution d’une variété de tâches techniques dans le laboratoire d’ozonation catalytique. Ces activités comprennent :

préparation de mélanges chimiques d’antibiotiques composés modèles dans l’eau
exploitation d’un réacteur d’ozonation catalytique semi-continue
préparation des courbes d’étalonnage hplc pour le polluant
l’analyse d’échantillons de produits de réaction
la collecte et la compilation des données de recherche
l’établissement de rapports techniques
collaboration dans le développement de la cinétique de réaction
la collaboration à la réalisation d’une étude de faisabilité préliminaire

L’étudiant travaillera dans un environnement d’équipe et recevra la supervision et la formation du superviseur, des boursiers postdoctoraux, des étudiants des cycles supérieurs (phD et MSc) et des étudiants de premier cycle expérimentés du projet.

Détection du cancer du sein à l’aide de la technologie à bande ultra-large

Le projet utilise la technologie à bande ultra-large (UWB) pour construire une image du sein afin de détecter les tumeurs. Un modèle mathématique du sein sous le signal UWB est construit en utilisant les propriétés du corps humain et les signaux RF dans la gamme GHz. Le modèle est utilisé pour simuler la pénétration et la réflexion des signaux UWB. À partir de l’analyse des ondes, une image 3D du sein doit être construite. Les données doivent être recueillies auprès des patients. Les données sont traitées, analysées et les images seront affichées. À partir de l’image, les tumeurs seront identifiées. Le système est utilisé comme outil de dépistage du cancer du sein.

L’économie politique de l’assurance-maladie mixte public-privé

Les pays en développement, en particulier les pays BRIC à croissance rapide, passent de plus en plus du développement économique au bien-être social, dont l’assurance maladie publique est une composante importante.

À l’heure actuelle, trois grands systèmes de soins de santé existent dans les pays de l’OCDE : le Service national de santé (NHS) dans les pays nordiques comme la Suède et la Norvège et les pays du Commonwealth, dont le Royaume-Uni, le Canada et l’Australie ; Le système de sécurité sociale en Europe continentale, y compris la France, l’Allemagne, les Pays-Bas et l’Autriche ; et l’assurance maladie privée aux États-Unis. En outre, il existe des variations dans les accords de financement et la couverture d’assurance d’un pays à l’autre ; par exemple, les médicaments d’ordonnance ne sont pas couverts par le régime d’assurance public au Canada, bien que la plupart des autres pays de l’OCDE offrent une telle couverture ; L’Allemagne permet aux citoyens fortunés de se retirer de l’assurance publique tandis que les Pays-Bas exigent que les citoyens à revenu élevé se retirent de l’assurance publique. En France, une quote-part substantielle est requise pour l’accès à l’assurance maladie publique.

Parmi ces systèmes de soins de santé, lequel devrait être choisi par un pays en développement ? Pour répondre à cette question, il faut d’abord comprendre les implications économiques et politiques de ces systèmes de soins de santé. L’assurance maladie publique n’est pas un choix purement économique ; au lieu de cela, il est très redistributif et coercitif et est une décision politique. Les riches ou les pauvres, en bonne santé ou malades, employés ou sans emploi sont confrontés à des coûts et à des avantages différents d’un régime public d’assurance maladie, selon la nature du régime. La récente réforme d’Obama Care témoigne de la difficulté d’équilibrer les intérêts divergents des citoyens et des groupes d’intérêt.

Ce projet évaluera d’abord la répartition des prestations nettes entre les catégories de revenu à partir de quatre principales méthodes de financement des soins de santé, y compris l’assurance maladie publique financée par l’impôt, l’assurance-maladie publique financée par la sécurité sociale, l’assurance-maladie privée fournie par l’employeur et les paiements directs pour les soins de santé. Le projet étudiera ensuite l’implication politique de ces impacts distributifs dans un contexte de vote majoritaire. Enfin, le projet analysera la répartition des avantages nets globaux selon diverses combinaisons de méthodes de financement et de couverture. Par exemple, quelle est l’incidence distributaire des services hospitaliers et médicaux assurés par l’État ainsi que des régimes d’assurance-médicaments payés par le secteur privé (comme au Canada) ; et si un pays propose d’utiliser la quote-part ou les frais d’utilisation pour réduire le coût d’un régime public d’assurance maladie, quelle est son implication politique potentielle dans une élection ?

La principale méthodologie de cette étude sera la simulation avec un groupe hypothétique de citoyens. Les citoyens ont différents niveaux de revenu, divers degrés de morbidité et une répartition de l’emploi et de la situation de chômage. L’analyse de l’incidence fiscale fondée sur les dépenses et le modèle de vote majoritaire sont les principales méthodes d’analyse, à l’aide de la théorie de l’assurance.

Le projet fera la lumière sur les futures réformes des soins de santé dans les pays développés, en particulier sur la combinaison public-privé d’assurance de soins de longue durée. Le projet est également important pour les pays en développement qui recherchent un modèle d’assurance maladie publique à imiter.