ED Mathématiques et Informatique
Ordonnancement de graphes de tâches récursives
par Thomas MORIN (LaBRI - Laboratoire Bordelais de Recherche en Informatique)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - amphi du LaBRI Amphitéatre du LaBRI Domaine universitaire, 351 Cr de la Libération, 33405 Talence
devant le jury composé de
- Samuel THIBAULT - Professeur des universités - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Vicenç BELTRAN - Directrice de recherche - Barcelona Supercomputing Center - Rapporteur
- Hatem LTAIEF - Directeur de recherche - KAUST - Rapporteur
- Abdou GUERMOUCHE - Maître de conférences - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
- Cédric AUGONNET - Ingénieur de recherche - Nvidia Research - Examinateur
- Thomas HÉRAULT - Directeur de recherche - Inria Bordeaux Sud-Ouest - Examinateur
- Loris MARCHAL - Directeur de recherche - Laboratoire de l'Informatique du Parallélisme - Examinateur
- Florina CIORBA - Associate Professor - University of basel - Examinateur
Les dernières décennies ont vu les supercalculateurs se complexifier énormément, avec une croissance du nombre de noeuds, du nombre de GPUs, de CPUs, de niveaux de hiérarchie mémoire afin d'obtenir des plateformes toujours plus puissantes, atteignant en 2026 plus de 2 milliards de milliards d'opérations flottantes par seconde. Tirer pleinement profit de ces plateformes est compliqué, et, pour éviter de devoir réécrire une application à chaque changement de machines, les systèmes d'exécutions ont été créés. Ces systèmes d'exécutions fournissent une abstraction de la machine, et permettent à l'utilisateur de simplement se concen- trer sur l'écriture de l'application, les détails bas niveaux comme la gestion de la mémoire, l'initialisation des pilotes ou les communications étant automatique- ment gérés. Parmi les systèmes d'exécution existant, une grande partie utilise au- jourd'hui la programmation à base de tâches, dans lequel l'application est divisée en petit morceaux, appelés tâches, qui sont dépendantes entre elles, créant ainsi un graphe acyclique orienté (en anglais Directed Acyclic Graph, DAG) de tâches dont le système d'exécution peut tirer profit. Plus particulièrement, le modèle du Flot Séquentiel de tâche (en anglais Sequential Task Flow, STF ) permet d'exprimer facilement de tels DAGs en construisant les dépendances automatiquement grâces aux accès aux données. Cependant, ce modèle, mais plus généralement les mod- èles de programmation à base de tâches ont un problème majeur: la sélection de la taille des tâches, appelée granularité. En effet, ce modèle impose la sélection de la granularité à la soumission des tâches afin d'avoir une exécution cohérente. En plus de cela, comme les CPUs et les GPUs ont besoin de granularités différentes pour être utilisés efficacement, cette sélection statique de granularité limite parfois la performance. Pour améliorer ceci, des systèmes d'exécutions modernes comme OpenMP, ParSEC, OmpSs, StarPU ou IRIS étendent les tâches en proposant le modèle des tâches récursives. Ces tâches récursives peuvent, à l'exécution, soit être exécutées comme des tâches normales, soit soumettre un sous-graphe de tâches. Cela permet dès lors une exécution finale à une granularité plus fine que celle choisie à la soumission initiale, améliorant ainsi le dynamisme des systèmes d'exécutions. Cependant, la plupart des systèmes d'exécutions autorisant les tâches récursives laissent le choix de la granularité finale à l'utilisateur, rendant peu portable les applications. En effet, à chaque changement de génération matériel, cela nécessite de changer la sélection de la granularité. Cette thèse propose de répondre à ce dernier problème en introduisant dif- férentes stratégies afin de décider dynamiquement de la granularité des tâches en utilisant le modèle des tâches récursives. Nous proposons différentes stratégies per- mettant d'améliorer l'utilisation des plateformes homogènes ou hétérogènes. Aussi, nous indiquons les nécessités d'adaptation requises en termes de modifications du système d'exécution afin de permettre une sélection dynamique et automatique de la granularité des tâches en utilisant les tâches récursives. De plus, nous étudions comment le modèle des tâches récursives peut être utile afin de répondre aux prob- lématiques soulevées par l'utilisation du modèle STF dans un contexte de mémoire distribuée. Tout au long de cette thèse, nous utilisons le modèle des tâches récur- sives du système d'exécution StarPU, et nous testerons les performances de nos stratégies grâce à la librairie d'algèbre linéaire dense Chameleon, sur différentes plateformes.
ED Sciences Chimiques
Phases ternaires riches en magnésium (LPSO et composés définis) pour le stockage de l'hydrogène
par Mohamed Najib EL RHAZFOURI (ICMCB - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - AMPHITHEATRE-ICMCB Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB), UMR 5026, 87 avenue du Dr. Albert Schweitzer 33608 Pessac Cedex, France
devant le jury composé de
- Jean-Louis BOBET - Professeur des universités - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Étienne GAUDIN - Maître de conférences - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
- Claudia ZLOTEA - Directrice de recherche - CNRS / ICMPE - Rapporteur
- Laetitia LAVERSENNE - Directrice de recherche - CNRS / Institut NEEL / Université de Grenoble Alpes - Rapporteur
- Mathieu PASTUREL - Directeur de recherche - CNRS / Institut des Sciences Chimiques de Rennes / Université de Rennes - Examinateur
- Cyril AYMONIER - Directeur de recherche - CNRS / Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux / Université de Bordeaux - Examinateur
Résumé : Dans le contexte de la transition énergétique et de la réduction des émissions des gaz à effet de serre, l'hydrogène apparaît comme un vecteur énergétique prometteur, susceptible de contribuer au développement de systèmes énergétiques plus durables. Cependant, son utilisation à grande échelle est notamment limitée par les difficultés liées à son stockage. Parmi les différentes technologies, le stockage solide constitue une voie particulièrement intéressante en raison des capacités volumiques élevées qu'il peut offrir. Ce projet de thèse porte sur l'étude de phases ternaires riches en magnésium formées dans les systèmes TR–MT–Mg (TR = Terres Rares et MT = Métaux de Transition), en vue d'évaluer leur potentiel pour le stockage solide de l'hydrogène. La première partie de ce travail consiste à étudier le système Gd–Ni–Mg en considérant le rapport Gd/Ni = 4/3, correspondant à la stœchiométrie des clusters Gd8Ni6 caractéristiques d'un type de phases ternaires riches en magnésium, appelées phases LPSO (Long Period Stacking Ordered). Les échantillons ont été synthétisés avec des teneurs en magnésium variant de 70 à 95 % at. Leur caractérisation a mis en évidence une relation directe entre la teneur en magnésium et la nature de la phase LPSO formée. Des phases LPSO de type 12R, 10H, 18R et 14H ont ainsi pu être observées au fur et à mesure de l'augmentation de la teneur en magnésium. Des mélanges de phases ont souvent été observés mais dans le cas de la composition initiale à 80 % at. de Mg, de formule Gd11,4Ni8,6Mg80, il a été possible d'obtenir une seule phase LPSO de type 10H, jusqu'alors non rapportée dans ce système. Lors de la première absorption d'hydrogène, cette phase se décompose irréversiblement en GdH2, Mg2NiH4 et MgH2. Les cycles d'hydrogénation ultérieurs reposent principalement sur la réversibilité des couples Mg/MgH2 et Mg2Ni/Mg2NiH4. Dans le cas des autres échantillons, l'augmentation de la teneur en Mg entraîne une augmentation de la capacité de stockage réversible, mais s'accompagne d'un ralentissement progressif des cinétiques de sorption de d'hydrogène. La deuxième partie de ce travail, plus exploratoire, est consacrée à l'étude de l'influence de la nature de la terre rare et du métal de transition sur la stabilisation des phases ternaires riches en magnésium. Le remplacement du Gd par des terres rares plus lourdes (Tb, Dy, Ho et Er) conduit systématiquement à la formation de phases LPSO. Pour les compositions étudiées dans ces systèmes, les caractérisations structurales mettent généralement en évidence la coexistence de phases LPSO, principalement de type 10H et 12R, avec une nouvelle phase ternaire riche en magnésium de composition générale TRNiMg2. Un cas particulièrement remarquable a toutefois été observé pour la composition Ho5,7Ni4,3Mg90, pour laquelle une phase unique de type LPSO 18R a été obtenue. Le remplacement du Gd par Pr, une terre rare plus légère, ne conduit pas à la formation de phases LPSO. L'étude du système Pr–Ni–Mg a permis d'identifier plusieurs composés ternaires, parmi lesquels Pr4Ni8Mg80, dont les propriétés de stockage de l'hydrogène ont été étudiées. Enfin, le remplacement du Ni par le Co a permis de mettre en évidence une nouvelle phase ternaire riche en magnésium dans le système Gd–Co–Mg, de composition Gd7Co3Mg90, qui semble correspondre à une phase LPSO de type 18R, hypothèse qui reste à confirmer. Mots-clés : Stockage solide de l'hydrogène ; Magnésium ; Phases LPSO ; Hydrures métalliques.
ED Sciences de la Vie et de la Santé
imagerie prédictive et suivi clinique des troubles émotionnels post-avc
par Suhrit DUTTAGUPTA (Institut de neurosciences cognitives et intégratives d'Aquitaine)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - CARF Salle de conférence 146 Rue Léo Saignat, Centre d'Appui à la Recherche et de Formation, 33000, Bordeaux
devant le jury composé de
- Igor SIBON - Professeur des universités - praticien hospitalier - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Solène MOULIN - Professeure des universités - praticienne hospitalière - Hopital Maison Blanche - CHU Reims - Examinateur
- Nicolas FARRUGIA - Enseignant-Chercheur - Institut Mines-Télécom Atlantique - Rapporteur
- Charles LAIDI - Professeur des universités - praticien hospitalier - Université Paris-Est-Créteil-Val-de-Marne - Rapporteur
- Sandra CHANRAUD - Maîtresse de conférences - École Pratique des Hautes Études - Examinateur
L'accident vasculaire cérébral (AVC) est une cause majeure de mortalité et de handicap. La rééducation cible principalement les déficits moteurs et fonctionnels, mais les troubles de l'humeur post-AVC sont fréquents et tout aussi invalidants. La dépression (PSD), l'anxiété (PSA) et la fatigue (PSF) post-AVC restent difficiles à prédire. Les marqueurs conventionnels de neuroimagerie, comme la localisation des lésions et les altérations de la substance blanche, ont une valeur prédictive limitée, et les techniques d'imagerie avancées sont peu applicables en pratique clinique. Cette thèse visait à améliorer la prédiction des troubles de l'humeur post-AVC à partir de marqueurs de neuroimagerie dérivés d'IRM réalisées en routine clinique et à étudier des mesures cliniques permettant de caractériser longitudinalement les symptômes de l'humeur. Les données provenaient de 1142 patients issus de 5 cohortes hospitalières: Brain Before Stroke (BBS), Groupe de Réflexion pour l'Evaluation COGnitive Vasculaire (GRECOGVasc), High B-Value Diffusion & Stroke (HBS), memoQUEST et MObile Technologies In the preVention of POSt-stroke DEPression (MOTIV-POSDEP). L'Étude 1 a examiné la PSF 3 mois post AVC. Les analyses par voxels ayant fourni des résultats limités, une approche fondée sur l'analyse en composantes principales (ACP) a permis de dériver des réseaux cérébraux à partir de la distribution des lésions. Des réseaux distincts de substance blanche et grise ont été associés à différentes dimensions de la fatigue, soulignant l'aspect multifactoriel des troubles neuropsychologiques post-AVC. L'Étude 2 a développé une approche utilisant des IRM de diffusion pour générer, par ACP, des composantes de diffusivité à l'échelle du cerveau entier. Celles-ci ont été intégrées à des modèles de régression non paramétrique pour prédire les scores de PSA et PSD à 6 mois, et comparées à des modèles cliniques et basés sur les cartes de déconnexion. Les performances prédictives externes étaient globalement faibles, les modèles cliniques étant plus performants principalement grâce à l'état émotionnel initial. Néanmoins, l'approche de neuroimagerie apportait une valeur prédictive supplémentaire modeste, étayant l'intérêt de marqueurs à l'échelle du cerveau entier en complément des prédicteurs établis. Étant donnée l'importance de l'état émotionnel initial, l'Étude 3 a évalué si des mesures à distance de l'humeur après la sortie de l'hôpital fournissaient une information supplémentaire. Des évaluations écologiques momentanées (EMA) quotidiennes ont recueilli l'humeur et l'activité des patients par smartphone pendant 12 semaines. Les réponses du 2ème mois prédisaient mieux la PSA et la PSD au suivi que les évaluations initiales. Certains symptômes, comme l'anhédonie et les inquiétudes, étaient également plus fortement associés à l'humeur au suivi que les mesures globales d'anxiété et de dépression. L'Étude 4 a évalué une approche moins contraignante avec des réponses par SMS. De brèves évaluations recueillies avant le suivi présentaient de fortes associations avec les évaluations cliniques de PSA, PSD et PSF. En résumé, les séquelles neuropsychologiques post-AVC sont multiformes et interdépendantes, mais restent difficilement prédictibles. Les composantes de neuroimagerie à l'échelle du cerveau entier présentent une valeur prédictive modeste. Une approche holistique intégrant des modèles multidimensionnels et des évaluations longitudinales à distance pourrait améliorer la caractérisation précoce des symptômes individuels de l'humeur.
ED Sociétés, Politique, Santé Publique
Prédiction et décision avec information partielle
par Pierre CATOIRE (Bordeaux Population Health Research Center)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Module 2.6 bât CROUS 2ème étage Université de Bordeaux, Campus Carreire 146 Rue Léo Saignat, 33000 Bordeaux
devant le jury composé de
- Cécile PROUST-LIMA - Directrice de recherche - Inserm / Université de Bordeaux - Directeur de these
- Ruth KEOGH - Professor - London School of Hygiene & Tropical Medicine - Rapporteur
- Ewout STEYERBERG - Professor - UMC Utrecht - Rapporteur
- Robin GENUER - Maître de conférences - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
- Hélène JACQMIN-GADDA - Directrice de recherche - Inserm / Université de Bordeaux - Examinateur
- Marine LE MORVAN - Chargée de recherche - INRIA - Examinateur
- Laure WYNANTS - Professeure assistante - Maastricht University - Examinateur
Les algorithmes prédictifs et décisionnels modernes sont développés, évalués et déployés dans des environnements où les prédicteurs peuvent être partiellement observés. Dans un tel contexte, le cadre théorique dominant est hérité de la littérature sur l'inférence statistique, où les données manquantes sont principalement considérées comme une nuisance empêchant l'estimation consistante des paramètres du modèle. Cette thèse soutient que cette perspective est incomplète lorsque l'objectif est la prédiction plutôt que l'estimation de paramètres. Dans un contexte prédictif, le motif de données manquantes peut lui-même porter de l'information sur l'issue d'intérêt. Il en résulte une distinction fondamentale entre deux distributions de probabilité cibles : la distribution de l'issue conditionnellement aux seuls prédicteurs observés, et la distribution conditionnelle à la fois aux prédicteurs observés et au motif d'observation. Nous développons un cadre théorique unifié pour la prédiction et la décision sous information partielle, en distinguant les stratégies de prédiction qui conditionnent sur le motif de données manquantes de celles qui n'y conditionnent pas. Nous caractérisons les conditions sous lesquelles ces stratégies coïncident ou diffèrent, ainsi que les hypothèses garantissant une prédiction consistante. Pour les deux cibles, ces conditions sont plus faibles que l'hypothèse « Missing at Random » requise en inférence. Cette distinction clarifie plusieurs incohérences apparentes dans la littérature et offre une interprétation cohérente des méthodes existantes. En nous appuyant sur ce cadre, nous établissons des conditions de validité pour des approches couramment utilisées aux étapes de développement, d'évaluation et de déploiement des modèles. En particulier, nous montrons qu'évaluer un modèle prédictif destiné à la prédiction sous observation complète des prédicteurs ne permet généralement pas d'obtenir une estimation consistante de la performance prédictive attendue lors du déploiement. Enfin, nous étendons ce paradigme à l'analyse décisionnelle, où les modèles prédictifs éclairent le choix des actions. Nous caractérisons les décisions optimales sous information restreinte et étudions la valeur de l'acquisition de données supplémentaires. L'application des résultats théoriques est illustrée à l'aide d'exemples cliniques dans le contexte de la médecine d'urgence.