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En gros, un algorithme est une procédure finie établie de manière définitive en vue de résoudre un problème en un nombre limité d’étapes. Ce sont les algorithmes qui font l’efficacité des ordinateurs. Ils sont au cœur même de la science informatique et jouent un rôle clé dans la plupart de ses sous-domaines. Quelques exemples de problèmes algorithmiques typiques sont les questions suivantes : Est‑ce qu’il y a une solution constructive efficace à un problème donné (susceptible de minimiser l’effet d’un ou de plusieurs facteurs)? Dans quelle mesure une solution constructive donnée est-elle efficace? Est-ce qu’elle est optimale? Est-ce qu’il y a une bonne solution heuristique à un problème donné?

Notre équipe travaille sur de nombreux aspects de ces questions, élaborant des algorithmes pour la résolution efficace de problèmes d’optimisation combinatoire, des algorithmes fondés sur des représentations graphiques, des algorithmes appliqués à des réseaux ad hoc et de capteurs, des algorithmes de protocole de réseau, des algorithmes pour la manipulation et le traçage d’ensembles ordonnés, des algorithmes pour les tableaux d’essais complets utilisés pour tester les logiciels, des algorithmes pour des agents et des robots mobiles.

La recherche effectuée au sein de notre équipe a des applications dans de nombreux champs, y compris la conception de réseaux de communication fiables; les stratégies d’essais complets pour tester les logiciels; le routage robotique; l’acheminement des messages dans les réseaux sans fil; la conception, la modélisation, l’analyse et l’évaluation des performances de réseaux de télématique; la production de cartes de circuits imprimés; le rendu automatique de graphes complexes d’envergure; et l’élaboration de suites d’essais pour tester l’interaction.

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L’analyse de textes et l’apprentissage machine sont les piliers des systèmes d’IA qui traduisent les données en renseignements utilisables. Ces recherches portent avant tout sur la création de systèmes capables de représenter, d’apprendre et de raisonner pour appuyer la prise de décisions dans le monde réel. Les principaux défis consistent à déterminer si les données disponibles sont suffisantes pour traiter un problème donné, à apprendre des représentations utiles à partir d’exemples, à extraire des informations de sources complexes (en particulier de textes et de documents rédigés en langage naturel) et à organiser les connaissances pour permettre à des agents autonomes ou semi-autonomes d’agir efficacement.

Au-delà des méthodes fondamentales, ces recherches s’intéressent aux applications offrant un maximum de retombées dans des secteurs aussi variés que les soins de santé, la sécurité informatique, la gestion, le divertissement numérique et les technologies de consommation.

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Le groupe de Gestion et analyse des données massives cherche à rénover les méthodes de gérer les données afin de pouvoir traiter de très grosses quantités de données en temps réel. Ceci comprend : des techniques de préparation des données (organisation, statistiques de base, nettoyage, et intégration); des techniques d’exploration des données (extraction de séquences, classification, partitionnement de données, détection des aberrances et des anomalies); l’évaluation des modèles; l’entreposage de données et l’analyse multidimensionnelle; la visualisation des données et l’analyse des données visuelles.

Les applications comprennent : l’extraction de l’information des messages sur les réseaux sociaux, l’analyse des opinions sur le Web, l’analyse des données des capteurs pour les applications militaires, et l’harmonisation des schémas de données pour des fichiers de données scientifiques et pour des entrepôts de vente au détail.

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Le génie biomédical englobe plusieurs champs de recherche, notamment la bioinformatique, l’imagerie médicale, le traitement des signaux physiologiques et l’informatique médicale. Il s’agit d’un domaine de recherche relativement récent qui applique des théories mathématiques et informatiques à des modèles organisés pour expliquer des problèmes biologiques et biomédicaux de base.

Le génie biomédical et la bioinformatique génèrent de nouvelles connaissances, de l’échelle moléculaire à l’échelle systémique. Ce domaine est aussi axé sur l’élaboration d’approches pour prévenir, diagnostiquer et traiter des problèmes médicaux. Notre travail de recherche en bioinformatique consiste principalement à appliquer l’apprentissage automatique aux données biologiques afin de mieux comprendre divers problèmes, notamment la spécificité des types cellulaires et la réponse aux médicaments.

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En raison de l’essor extraordinaire du trafic sur Internet, les chercheurs ont commencé à utiliser les fibres optiques afin de se doter de liens de communication à grand débit beaucoup plus efficaces. Plus récemment, des chercheurs spécialisés dans les réseaux optiques ont inauguré le multiplexage par répartition en longueur d’onde (WDM), une technologie grâce à laquelle on peut transmettre des trains de données multiples indépendants au moyen d’une seule fibre et en utilisant des longueurs d’onde lumineuse différentes, ce qui permet de multiplier la capacité du réseau. D’autres ont proposé la commutation par rafales, c’est-à-dire le partage de la bande passante dans le domaine temporel à l’aide de commutateurs très rapides. Cependant, ces approches présentent plusieurs défis reliés à l’établissement du trajet et du contrôle de la lumière, à l’architecture du réseau, à l’architecture de commutation optique, au routage et à l’affectation des longueurs d’onde et des tranches de temps, à la survivance du réseau optique, aux protocoles et aux algorithmes d’acheminement, ainsi qu’à la sécurité et à la gestion du réseau. Le coût élevé de l’accès au réseau optique demeure toutefois le principal obstacle pour l’utilisateur final. Pour résoudre ce problème, les chercheurs s’intéressent aux possibilités offertes par les réseaux optiques passifs (PON), les réseaux optiques passifs Ethernet et les réseaux optiques passifs WDM.

Parmi les applications des réseaux à large bande et de l’accès à haut débit à Internet, on compte les transmissions multimédias, la téléphonie IP, les vidéoconférences, le commerce électronique, les services Web et les applications de groupe.

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Internet peut être un lieu dangereux où les logiciels malveillants, le déni de service, l’hameçonnage, le vol de carte de crédit, l’usurpation d’identité et d’autres types d’attaques menacent le bien-être et la productivité de nombreux citoyens. Les autres réseaux électroniques – y compris les réseaux voix/données (comme des réseaux de téléphones cellulaires et ad hoc sans fil), les réseaux textuels, et les environnements en nuage – ne sont guère mieux. La recherche dans le domaine de la confidentialité et de la sécurité a pour but de créer des environnements dans lesquels les gens peuvent travailler et se divertir en toute sécurité. Parmi ses applications spécifiques, on compte le commerce électronique, les jeux en ligne, les soins de santé et les réseaux de gouvernements et d’entreprises.

Ce domaine comprend une variété de sous-disciplines dont les mathématiques; les protocoles de communication; les systèmes répartis; le développement de logiciels; la spécification et la conception formelle; la vérification du modèle et la démonstration de théorèmes; la vérification, la validation et l’essai; et la conception de matériel et de micrologiciel. Il cherche à combiner les travaux réalisés dans certaines des sous-disciplines afin d’élaborer des systèmes permettant d’effectuer des interactions sécurisées et privées sur les réseaux électroniques et sans fil.

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« Système réparti » est une expression générique qui sert à désigner tout système composé d’une collection de dispositifs informatiques qui communiquent ensemble. Le terme « informatique réparti » fait allusion aux questions de calculabilité et de complexité associées à ces systèmes. L’équipe de l’informatique répartie et des architectures d’ordinateur est composée de personnes ayant des compétences complémentaires et dont les travaux portent sur divers aspects du domaine, allant de la théorie aux applications, et comprenant notamment la conception d’algorithmes, la simulation, les réseaux, les architectures et la gestion. Nos recherches portent sur une variété d’environnements répartis (par fil, sans fil, ad hoc, mobiles, poste à poste et autoorganisateurs). Dans ces environnements, différentes questions nous intéressent, y compris la conception, l’efficacité, la résilience, la qualité du service, la fiabilité du logiciel de transmission, la sécurité et la protection.

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Tous les dispositifs électriques comportent une interaction des champs électromagnétiques. Plus un dispositif fonctionne à une fréquence élevée, plus la longueur d’onde des champs électromagnétiques concernés sera courte et plus importante sera la taille du dispositif par rapport à la longueur d’onde. En outre, les phénomènes électromagnétiques sont utilisés d’une façon différente qu’ils ne le sont à des fréquences plus faibles. C’est pourquoi il faut élaborer des outils de modélisation des circuits efficaces et perfectionnés, ainsi que des techniques de mesure spécifiquement adaptées à ces composantes qui rendent possibles les réseaux de communication terrestres sans fil, par satellite et optiques. Cela inclut aussi le développement d’outils CAO perfectionnés de simulation de l’électromagnétisme et des circuits pour faciliter la conception, la simulation et l’optimisation des composantes et des dispositifs utilisés dans les systèmes de communication.

L’équipement à micro-ondes, y compris les téléphones cellulaires, périphériques sans cordon, systèmes de sécurité pour l’intérieur et l’extérieur, systèmes de positionnement pour les voitures et les avions, liaisons de télécommunications par satellite, etc., fait désormais partie de notre quotidien. Les dispositifs optiques et à radiofréquences/micro-ondes sont également utilisés dans les chaînes de production, les technologies médicales et les systèmes de transport. À l’heure actuelle, la demande pour des appareils plus petits et moins lourds, et pour l’accès à des services et dispositifs comme la messagerie textuelle, le courriel, l’Internet et les caméras photo et vidéo, pour ne donner que quelques exemples, pose de nouveaux défis aux ingénieurs spécialisés en radiofréquences (RF) et en micro-ondes. L’intégration de tant d’aspects différents dans un même dispositif nécessite que des concepteurs expérimentés, ayant à la fois des connaissances théoriques et des aptitudes techniques et expérimentales, adoptent une démarche multitâche à sa conception.

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Le champ de la gestion de l’information et de l’exploration des données s’intéresse principalement à la collecte, à la gestion et à l’analyse intelligente de dépôts de données de grande taille. Nos travaux de recherche ont pour but de faciliter la réalisation du rêve de rendre les données, ainsi que les connaissances qui y sont enfouies, disponibles en tous lieux, en tout temps et en tout format. Nous étudions les pratiques exemplaires afférentes à l’organisation et au contrôle de la structure, du traitement et de la diffusion de l’information, et ce, tout particulièrement dans le contexte du commerce électronique. En outre, nos travaux visent à extraire des connaissances utiles de ces sources grâce à l’élaboration de nouvelles techniques pour explorer de façon homogène des bases de données complexes.

Cette recherche a des applications dans une variété de champs, y compris le commerce électronique, la gestion des systèmes de soins de santé, l’anthropométrie et la bioinformatique, pour n’en nommer que quelques-uns. Nos travaux portent également sur la simulation d’un entrepôt de données complet dans un grand hôpital universitaire, ainsi que de trois processus importants de soins de santé. Nous œuvrons par ailleurs à la mise au point d’un système géosensible de traitement de l’information et d’exploration de données qui pourra fournir aux personnes en voyage d’affaires ou d’agrément des recommandations basées sur leurs préférences personnelles.

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Le domaine des communications multimédias a rapport à la représentation, à l’entreposage, à la récupération et à la diffusion d’une information exploitable par machine et produite sur différents types de supports médiatiques (texte, voix, graphiques, vidéo, données haptiques et univers virtuels tridimensionnels). Le terme « communications multimédias collaboratives » fait référence au travail de groupe qui est réalisé par les divers participants à une séance multimédia simultanée. Un environnement virtuel est un univers artificiel créé à l’aide d’ordinateurs et de logiciels qui, lorsqu’il est présenté à l’utilisateur, lui donne le sentiment sur le plan visuel et sensoriel d’être dans un environnement réel.

Ces environnements sont désormais largement utilisés par de grandes entreprises (IBM, CISCO) pour vendre leurs produits. L’haptique désigne la représentation informatique (ordinateur et logiciel) et la transmission électronique du toucher humain.

Ces technologies présentent un potentiel important. Elles ont été étudiées dans des contextes aussi divers que la modélisation et l’animation, l’analyse géophysique, la formation en médecine dentaire, les musées virtuels, la planification des assemblages, la conception des mines, la simulation chirurgicale, l’évaluation des modèles, la commande d’instruments scientifiques, les jeux, ou encore la simulation et la manipulation robotiques en zones dangereuses.

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La photonique étudie l’interaction entre la lumière et certaines structures artificielles créées par nanofabrication (structures photoniques). Elle vise à produire et à contrôler la lumière et d’autres formes d’énergie rayonnante, dont l’unité quantique est le photon.  

Les dispositifs photoniques à semi-conducteurs (optoélectroniques ou photoniques actifs) peuvent émettre, transmettre, amplifier et détecter la lumière. Les dispositifs photoniques passifs comprennent les fibres optiques, les guides d’ondes optiques sur puce et les systèmes photoniques avancés pour l’interaction lumière-matière et la manipulation non linéaire de la lumière.  

Les applications comprennent l’alimentation électrique dans le monde entier au moyen de cellules photovoltaïques à concentration économiques, écologiques et hautement efficaces, l’accès mondial à la communication haute vitesse (Internet, téléphonie, câblodistribution) et la transmission du son, de l’image et du tactile sur des réseaux optiques, ainsi que le traitement de l’information quantique, la détection et la mesure du monde.

Pour en savoir plus, consultez le site Web de l’Institut Nexus pour les technologies quantiques

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On décrit souvent la robotique comme le raccordement intelligent de la perception à l’action. Des actionneurs fournissent la capacité d’action du robot, tandis que divers capteurs assurent sa capacité de perception. L’intelligence informatique est nécessaire à l’instauration d’un cadre de coordination efficace des capacités de perception et d’action. La visionique est l’un des mécanismes de perception les plus puissants puisqu’elle permet d’extraire, de caractériser et d’interpréter les données d’image de manière à identifier et à décrire les objets de l’environnement. Les systèmes robotiques autonomes sont conçus pour fonctionner dans des milieux incertains et très dynamiques.

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Le génie logiciel améliore les caractéristiques comme la fiabilité, la sûreté, la sécurité et la convivialité des systèmes. Il permet également de réduire les coûts et les délais de mise en marché, tant lors du développement de nouveaux systèmes qu’en ce qui concerne la maintenance et l’évolution des logiciels existants.  

Les membres de notre corps professoral en génie logiciel mènent des recherches sur divers types de systèmes logiciels, notamment les systèmes de télécommunications, les systèmes cyberphysiques et fondés sur l’intelligence artificielle, les outils de génie logiciel, les systèmes de commerce électronique ainsi que d’autres applications distribuées et Web. Leurs travaux couvrent l’ensemble du cycle de développement, de la définition des besoins et de la modélisation jusqu’aux essais, à la validation, au déploiement et à l’évolution des logiciels.  

Ces chercheuses et chercheurs étudient de nouvelles méthodologies et les pratiques exemplaires émergentes en génie logiciel, et mettent en application les résultats de leurs travaux en collaborant avec des développeuses et développeurs d’outils ainsi qu’avec des partenaires des secteurs privé et public, en contribuant à l’élaboration de normes internationales, en intégrant ces méthodologies à l’enseignement au premier cycle et aux cycles supérieurs, et en travaillant directement avec des organisations qui conçoivent des logiciels.  

Ces travaux de recherche donnent lieu à des produits logiciels améliorés, à de nouveaux outils de génie logiciel et à des processus de développement logiciel optimisés, dont les applications s’étendent à tous les secteurs d’activité et à tous les types de logiciels.

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Ce domaine de recherché englobe le traitement du signal, sur les mécanismes de compression de données, sur la transmission et le stockage de médias particuliers (parole, audio, image ou vidéo), sur la classification des signaux et sur l’analyse sémantique de l’information médiatique. Il consiste aussi à examiner les problèmes associés à la combinaison de différents médias dans des applications multimédias.

Les renseignements audiovisuels permettent aux êtres humains d’interagir avec leur milieu. Leur reproduction et manipulation a suscité l’essor d’énormes industries dans les domaines de la communication, de la robotique, du divertissement, du génie biomédical et de l’éducation, pour n’en nommer que quelques-uns. Parmi les applications spécifiques des travaux dans ce domaine, on compte le traitement de la parole pour la téléphonie et les téléconférences, l’annulation de l’écho et du bruit, le traitement et amélioration de l’image, l’analyse des médias en vue de leur classification, le stockage et la récupération des données, la création d’environnements virtuels, et nombre d’autres.

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L'informatique théorique consiste en l'étude des fondements de l'informatique, sous tous ses aspects, depuis l'étude des limites inhérentes aux systèmes de calcul jusqu'aux structures mathématiques et aux propriétés sous-jacentes à l'informatique. L'informatique théorique inclut la conception et l'analyse d'algorithmes, et mène à des applications dans une multitude de domaines en informatique et en ingénierie.

Les professeurs de l'école de SIGE faisant partie de ce groupe s'intéressent à une grande variété de sujets fondamentaux en informatique : conception et analyse d'algorithmes, cryptographie, optimisation combinatoire, calcul distribué, théorie des graphes, géométrie algorithmique, théorie de la complexité, logique et fondements de la programmation, calculabilité à l'aide d'agents mobiles.

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Notre recherche dans ce domaine porte principalement sur les couches tant physiques (PHY) que de contrôle d’accès au support (MAC) des systèmes de connexion sans fil. Notre équipe s’intéresse à la modulation, à l’encodage, à l’atténuation de l’évanouissement et à la compensation de phase du canal, à l’accès multiple, aux techniques sans fil améliorées d’efficacité spectrale, et à l’utilisation des technologies MIMO et RK dans les systèmes sans fil.

Les systèmes de connexion sans fil permettent aux gens d’être « raccordés », quel que soit l’endroit où ils se trouvent. Les résultats de la recherche dans le domaine peuvent être appliqués dans les réseaux cellulaires, les réseaux de capteurs sans fil (WSN), les réseaux locaux sans fil (WLAN), les systèmes de télécommunication multipoint locaux (LMDS), etc.

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Notre recherché dans ce domaine porte sur divers aspects des réseaux sans fil et de l’informatique mobile. Les chercheurs qui y travaillent s’intéressent à l’informatique répartie et mobile, aux réseaux sans fil, aux réseaux ad hoc mobiles et sans fil, aux réseaux de capteurs sans fil, aux réseaux sans fil maillés, à l’expansion omniprésente de la réseautique, à l’informatique et aux réseaux multimédias sans fil, au commerce mobile et aux technologies de réseau personnel, GPRS, VoIP, WiMAX et d’identification par radiofréquence. Tandis que les travaux en informatique mobile visent la conception d’algorithmes et de protocoles d’informatique répartie pour les réseaux de communication mobiles, ceux en réseautique sans fil et mobile portent sur les services de réseau, sur la gestion de réseau, sur la gestion de la mobilité, sur les protocoles éconergétiques et la gestion de la consommation, sur la sécurité sans fil, sur la protection de la vie privée et la fiabilité, et sur diverses questions ayant trait à la multidiffusion et à la radiodiffusion.

L’industrie de l’informatique mobile et de la réseautique sans fil a progressé à une vitesse prodigieuse. C’est aussi le cas de la conception et du développement de nouvelles technologies et des normes qui s’y rapportent. Parmi les applications de ces technologies, on compte la télémédecine, les interventions d’urgence et la protection civile, les immeubles intelligents, divers aspects de la surveillance de l’environnement, etc.