NCube/papyrus huggingface dataset:
On quantifying the value of simulation for training and evaluating robotic agents

Un problème récurrent dans le domaine de la robotique est la difficulté à reproduire les résultats et valider les affirmations faites par les scientifiques. Les expériences conduites en laboratoire donnent fréquemment des résultats propres à l'environnement dans lequel elles ont été effectuées, rendant la tâche de les reproduire et de les valider ardues et coûteuses. Pour cette raison, il est difficile de comparer la performance et la robustesse de différents contrôleurs robotiques. Les environnements substituts à faibles coûts sont populaires, mais introduisent une réduction de performance lorsque l'environnement cible est enfin utilisé. Ce mémoire présente nos travaux sur l'amélioration des références et de la comparaison d'algorithmes (``Benchmarking'') en robotique, notamment dans le domaine de la conduite autonome.   Nous présentons une nouvelle platforme, les Autolabs Duckietown, qui permet aux chercheurs d'évaluer des algorithmes de conduite autonome sur des tâches, du matériel et un environnement standardisé à faible coût. La plateforme offre également un environnement virtuel afin d'avoir facilement accès à une quantité illimitée de données annotées. Nous utilisons la plateforme pour analyser les différences entre la simulation et la réalité en ce qui concerne la prédictivité de la simulation ainsi que la qualité des images générées. Nous fournissons deux métriques pour quantifier l'utilité d'une simulation et nous démontrons de quelles façons elles peuvent être utilisées afin d'optimiser un environnement proxy. A common problem in robotics is reproducing results and claims made by researchers. The experiments done in robotics laboratories typically yield results that are specific to a complex setup and difficult or costly to reproduce and validate in other contexts. For this reason, it is arduous to compare the performance and robustness of various robotic controllers. Low-cost reproductions of physical environments are popular but induce a performance reduction when transferred to the target domain. This thesis present the results of our work toward improving benchmarking in robotics, specifically for autonomous driving.  We build a new platform, the Duckietown Autolabs, which allow researchers to evaluate autonomous driving algorithms in a standardized framework on low-cost hardware. The platform offers a simulated environment for easy access to annotated data and parallel evaluation of driving solutions in customizable environments. We use the platform to analyze the discrepancy between simulation and reality in the case of predictivity and quality of data generated. We supply two metrics to quantify the usefulness of a simulation and demonstrate how they can be used to optimize the value of a proxy environment.

Keyphrases: Robotique, Simulation, Conduite autonome, Références et comparaisons, Apprentissage automatique, Science reproductible, Apprentissage par imitation, Benchmarking, Simulation, Sim-to-real, Reality gap, Autonomous driving, Robotics, Benchmarking, Machine learning, Reproducible science, Imitation learning, Reality gap
Estimation de pose 2D par réseau convolutif

Magic: The Gathering} est un jeu de cartes à collectionner stochastique à information imparfaite inventé par Richard Garfield en 1993. Le but de ce projet est de proposer un pipeline d'apprentissage machine permettant d'accomplir la détection et la localisation des cartes du jeu \textit{Magic} au sein d'une image typique des tournois de ce jeu. Il s'agit d'un problème de pose d'objets 2D à quatre degrés de liberté soit, la position sur deux axes, la rotation et l'échelle, dans un contexte où les cartes peuvent être superposées. À travers ce projet, nous avons développé une approche par données synthétiques à deux réseaux capable, collectivement d'identifier, et de régresser ces paramètres avec une précision significative. Dans le cadre de ce projet, nous avons développé un algorithme d'apprentissage profond par données synthétiques capable de positionner une carte avec une précision d'un demi pixel et d'une rotation de moins d'un degré. Finalement, nous avons montré que notre jeu de données synthétique est suffisamment réaliste pour permettre à nos réseaux de généraliser aux cas d'images réelles. Magic: The Gathering} is an imperfect information, stochastic, collectible card game invented by Richard Garfield in 1993. The goal of this project is to propose a machine learning pipeline capable of detecting and localising \textit{Magic} cards within an image. This is a 2D pose problem with 4 degrees of freedom, namely translation in $x$ and $y$, rotation, and scale, in a context where cards can be superimposed on one another. We tackle this problem by relying on deep learning using a combination of two separate neural networks. Our final pipeline has the ability to tackle real-world images and gives, with a very good degree of precision, the poses of cards within an image. Through the course of this project, we have developped a method of realistic synthetic data generation to train both our models to tackle real world images. The results show that our pose subnetwork is able to predict position within half a pixel, rotation within one degree and scale within 2 percent.

Keyphrases: Vision par ordinateur, Estimation de pose, Apprentissage machine, Apprentissage profond, Autoencodeurs, Réseaux convolutifs, Jeux de données synthétiques, Pose Estimation, Autoencoders, Computer Vision, Machine Learning, Deep Learning, Convolutional Neural Networks, Synthetic Datasets
Evolving‌ ‌artificial‌ ‌neural‌ ‌networks‌‌ ‌to‌ ‌imitate‌ ‌human‌ ‌behaviour‌‌ ‌in‌ ‌Shinobi‌ ‌III‌ ‌:‌ ‌return‌ ‌of‌ ‌the‌ ‌Ninja‌ ‌master‌

Notre société est de plus en plus friande d’outils informatiques. Ce phénomène s’est particulièrement accru lors de cette dernière décennie suite, entre autres, à l’émergence d’un nouveau paradigme d’Intelligence Artificielle. Plus précisément, le couplage de deux techniques algorithmiques, les Réseaux de Neurones Profonds et la Descente de Gradient Stochastique, propulsé par une force de calcul exponentiellement croissante, est devenu et continue de devenir un atout majeur dans de nombreuses nouvelles technologies. Néanmoins, alors que le progrès suit son cours, certains se demandent toujours si d’autres méthodes pourraient similairement, voire davantage, bénéficier de ces diverses avancées matérielles. Afin de pousser cette étude, nous nous attelons dans ce mémoire aux Algorithmes Évolutionnaires et leur application aux Réseaux de Neurones Dynamiques, deux techniques dotées d’un grand nombre de propriétés avantageuses n’ayant toutefois pas trouvé leur place au sein de l’Intelligence Artificielle contemporaine. Nous trouvons qu’en élaborant de nouvelles méthodes tout en exploitant une forte puissance informatique, il nous devient alors possible de développer des agents à haute performance sur des bases de référence ainsi que d’autres agents se comportant de façon très similaire à des sujets humains sur le jeu vidéo Shinobi III : Return of The Ninja Master, cas typique de tâches complexes que seule l’optimisation par gradient était capable d’aborder jusqu’alors. Our society is increasingly fond of computational tools. This phenomenon has greatly increased over the past decade following, among other factors, the emergence of a new Artificial Intelligence paradigm. Specifically, the coupling of two algorithmic techniques, Deep Neural Networks and Stochastic Gradient Descent, thrusted by an exponentially increasing computing capacity, has and is continuing to become a major asset in many modern technologies. However, as progress takes its course, some still wonder whether other methods could similarly or even more greatly benefit from these various hardware advances. In order to further this study, we delve in this thesis into Evolutionary Algorithms and their application to Dynamic Neural Networks, two techniques which despite enjoying many advantageous properties have yet to find their niche in contemporary Artificial Intelligence. We find that by elaborating new methods while exploiting strong computational resources, it becomes possible to develop strongly performing agents on a variety of benchmarks but also some other agents behaving very similarly to human subjects on the video game Shinobi III : Return of The Ninja Master, typical complex tasks previously out of reach for non-gradient-based optimization.

Keyphrases: Intelligence‌ ‌Artificielle, ‌Algorithmes‌ ‌Évolutionnaires, Réseaux‌ ‌de‌ ‌Neurones‌ ‌Artificiels, Artificial‌ ‌Intelligence, ‌Evolutionary‌ ‌Algorithms, Artificial‌ ‌Neural‌ ‌Networks‌
Plotin, Porphyre et les Catégories d’Aristote : accord ou désaccord?

Le présent mémoire est une étude détaillée des écrits Plotin et de Porphyre au sujet des Catégories d’Aristote. Le Commentaire aux Catégories de Porphyre ainsi que les traités VI, 1-3 de Plotin constituent ainsi la matière première de notre étude. Notre lecture de ces ouvrages est orientée vers l’objectif suivant : déterminer si ces deux néoplatoniciens étaient en accord ou en désaccord dans leur interprétation et leur évaluation des Catégories. Pour ce faire, nous avons longuement commenté les passages les plus importants (relativement à notre objectif) du Commentaire aux Catégories de Porphyre, puis des traités VI, 1-3. Finalement, nous avons comparé les résultats obtenus pour chacun de ces auteurs en contextualisant leurs propos à l’intérieur des débats de l’époque au sujet des Catégories. À notre avis, l’examen que nous avons conduit au cours des pages de notre mémoire montre clairement qu’il y avait désaccord entre Plotin et son disciple. En effet, malgré la similarité de certains aspects de leur interprétation globale des Catégories, leur évaluation de cet ouvrage est diamétralement opposée : Plotin le critique, Porphyre l’approuve. De fait, nous soutenons que les similarités dans leur interprétation globale ne font qu’exacerber leur désaccord au sujet des Catégories : nombre de leurs propos peuvent être mis en opposition directe précisément parce qu’ils s’entendent partiellement sur ce que sont les Catégories This thesis is a detailed study of the Plotinus’ and Porphyry’s writings on Aristotle’s Categories. Thus, Porphyry’s Commentary on the Categories and Plotinus’ Enneads VI, 1-3 are the main sources of my study. My reading of these works is conditioned by a precise aim: to establish whether these two Neoplatonists agreed or disagreed on their interpretation and their evaluation of the Categories. To accomplish this task, I have extensively commented the most important passages (in relation to my aim) of Porphyry’s Commentary on the Categories and, then, of the Enneads VI, 1-3. Finally, I have compared the results of my inquiry on each of these two philosophers while replacing them in the context of the ongoing debates about the Categories at the time. It is my contention that the inquiry conducted in this thesis clearly shows a disagreement between Plotinus and his disciple. Despite some similarities in their general interpretation of the Categories, their appreciation of this work is diametrically opposed: Plotinus criticizes it while Porphyry defends it. In fact, I argue that the similarities in their general approach to the Categories exacerbates their disagreement: their comments are in direct conflict precisely because they partially agree about what the Categories are.

Keyphrases: Porphyre, Plotin, Catégories, Prédication, Sémantique, Espèce, Ontologie, Aristote, Plotin, Genre, Substance, Porphyry, Plotinus, Semantic, Genus, Species, Ontology, Aristotle
Mécanique quantique supersymétrique et opérateurs d’échelle pour le système de Rosen-Morse

Le présent mémoire est dédié à l’étude du rôle de la mécanique quantique supersymétrique dans la construction d’opérateurs d’échelle et de leurs applications pour le système quantique de Rosen-Morse. L’aboutissement de ces travaux est contenu dans un article qui constitue le dernier chapitre du mémoire. Précisément, on motive l’échec de la réalisation des opérateurs d’échelle comme opérateurs différentiels pour le potentiel de Rosen-Morse avec les méthodes traditionnelles. On exploite la propriété d’invariance de forme dans le contexte de la mécanique quantique supersymétrique comme un outil alternatif pour offrir une première approche quantique à la réalisation des opérateurs d’échelle pour la version hyperbolique de ce potentiel. On utilise cette réalisation pour obtenir celle d’opérateurs d’échelle pour une classe particulière d’extensions rationnelles du potentiel de Rosen-Morse hyperbolique avec des techniques issues de la supersymétrie. Des états cohérents sont construits à partir des réalisations obtenues pour les différents systèmes. Certaines de leurs propriétés sont analysées et mises en comparaison. En parallèle, on utilise une transformation canonique ponctuelle pour déduire une première réalisation des opérateurs d’échelle comme opérateurs différentiels pour le système de Rosen-Morse trigonométrique. De cette réalisation sont construits des états cohérents pour lesquels des propriétés sont similairement analysées. This master thesis is dedicated to the study of the role of supersymmetric quantum mechanics in the construction of ladder operators and of their applications for the quantum Rosen-Morse system. The results of this work are presented in an article that constitutes the last chapter of the thesis. Precisely, we motivate the failure of traditional methods in providing a realization for the Rosen-Morse ladder operators as differential operators. We provide a first quantum-based solution to this problem by using the shape invariance property in supersymmetric quantum mechanics as a tool in the construction of the ladder operators for the hyperbolic version of this potential. We use the latter realization to obtain that of a specific class of rational extensions of the hyperbolic Rosen-Morse system by means of supersymmetric techniques. Coherent states are constructed from the ladder operators obtained for the different systems. Some properties are analyzed and compared. In addition, we make use of a point canonical transformation in the derivation of the first realization of the ladder operators of the trigonometric Rosen-Morse system as differential operators. From this realization, we construct coherent states for which some properties are similarly analyzed.

Keyphrases: opérateurs d'échelle, mécanique quantique supersymétrique, extensions rationnelles, états cohérents, potentiel de Rosen-Morse, systèmes exactement résolubles, Ladder operators, Supersymmetric quantum mechanics, Rational extensions, Coherent states, Rosen-Morse potential, Exactly solvable systems
La norme du consentement préalable, libre et éclairé dans le contexte du colonialisme d’établissement : réflexions à partir des conceptions de l’autodétermination autochtone

Ce mémoire cherche à dépasser la notion traditionnelle de la souveraineté afin de résoudre l’apparente incommensurabilité entre les revendications d’autorités territoriales des États et des peuples autochtones. À travers le cas d’étude des processus de consultation héritiers de la norme du consentement préalable, libre et éclairé (CPLE), il est démontré que l’énonciation de la norme dans le régime international des droits humains empêche le libre refus des peuples autochtones. La prédominance des intérêts étatiques au sein du système international limite une compréhension substantive de la notion de consentement à travers la crainte du « veto » autochtone, limite qui est reproduite à travers la mise en oeuvre de la norme. La déconstruction du concept du CPLE ancrée dans le contexte du colonialisme d’établissement permet d’ouvrir le champ des possibles vers une nouvelle compréhension de la norme qui soit informée par les conceptions de l’autodétermination autochtone. Au terme de cette étude, il est postulé que la résolution du conflit de significations ne peut s’effectuer qu’au sein d’une vision pluraliste de l’autorité territoriale où le libre refus des peuples autochtones est systématiquement respecté. Ainsi, cette recherche propose de se tourner vers la littérature autochtone afin d’informer le sens donné à la notion d’autodétermination. This dissertation seeks to go beyond the traditional notion of sovereignty to resolve the apparent incommensurability between states and indigenous peoples’ claims of territorial authority. Through the case study of the consultation processes inherited from the norm of free, prior, and informed consent (FPIC), it is shown that the enunciation of the norm in the international human rights regime prohibits the free refusal of indigenous peoples. The predominance of state interests within the international system circumscribes a substantive understanding of the notion of consent through the fear of the indigenous “veto”, a limit reproduced through the implementation of the norm. The deconstruction of the concept of FPIC rooted in the context of settler colonialism opens up possibilities for a new understanding of the norm which can clear the way towards a new understanding guided and driven by indigenous peoples’ conceptions of self-determination. At the end of this study, it is postulated that the resolution of the conflict of meanings can only take place within a pluralist vision of territorial authority where the free refusal of indigenous peoples is systematically upheld. Thus, this research proposes to turn to indigenous literature to inform the meaning given to the notion of self-determination.

Keyphrases: peuples autochtones, autodétermination, CPLE, refus, autorité territoriale, refus, Indigenous peoples, Self-determination, FPIC, Refusal, Territorial authority
The effects of political memes : a longitudinal field experiment

Les médias sociaux sont devenus un élément incontournable des sociétés occidentales (et de plus en plus dans les autres régions du monde). Plusieurs études se sont intéressées à leurs impacts et ont trouvé qu’ils peuvent avoir une influence modeste, mais significative sur les attitudes et comportements politiques des citoyens. Sur ces plateformes sociales, les utilisateurs ont adopté divers moyens de communication notamment le mème (« Internet meme »). Ce sont des images tirées de la culture populaire agrémentées de texte qui ont comme particularité de pouvoir être imitées ou remixées et de se propager de manière virale sur le web. Bien que ces créations soient habituellement légères et humoristiques, elles sont aussi souvent utilisées par les citoyens et parfois par des acteurs politiques afin de s’exprimer politiquement. En effet, les recherches antérieures soulignent que les mèmes politiques peuvent être le reflet de l’opinion politique de certains groupes. En s’inspirant de la littérature sur l’influence des médias sur le comportement politique et de la psychologique politique, ce mémoire avance que ces images peuvent avoir un impact sur l’idéologie et les sentiments intergroupes. Pour vérifier cette affirmation, ce mémoire utilise une expérience aléatoire contrôlée, directement sur Facebook. Avec cette méthode, l’analyse révèle que les effets sont en général très limités. Cependant, elle démontre que les mèmes politiques peuvent contribuer à la polarisation des opinions, notamment chez les individus qui sont attachés à un parti politique. Social media have become a central part of western societies (and more and more in other world regions). Many studies have examined the link between social media and political behaviours and attitudes, and have found modest but significant impacts. On social platforms, users have adopted many communication styles, notably, the Internet meme. These are images drawn from popular culture with original text which have the property of being imitated or remixed and spread virally on the web. Usually, those creations consist of light humour, but they can be used by citizens and sometimes political actors to express political ideas. Recent research has shown that political memes can reflect the opinions of certain groups in society. Drawing on the literature in political behaviour and political psychology, this thesis argues that political memes can have a potent effect on ideology and intergroup feelings. To assess this claim, this thesis employs a randomized experiment, directly on Facebook. With this method, the analysis reveals that political memes generally have a limited impact. Nonetheless, it shows that memes can contribute to attitude polarization, notably among those who feel close to a political party.

Keyphrases: Médias sociaux, Mèmes, Méthode expérimentale, Opinion publique, Psychologie politique, Social media, Memes, Experimental method, Public opinion, Political psychology
What voting rules do citizens prefer?

Le système électoral fait de plus en plus objet de débats et de discussions au Canada et ailleurs dans le monde. Bien qu’il existe de nombreuses études sur les avantages et les inconvénients des différents systèmes électoraux, très peu d’entre elles examinent les préférences des citoyens concernant les modes de scrutin et plus particulièrement la façon dont les individus expriment leur choix sur le bulletin de vote. Dans le cadre de ce mémoire, je m’attarde aux questions suivantes : quelle façon de voter les citoyens préfèrent-ils et pourquoi ? Afin de répondre à ces questions, j'ai mené une expérience en laboratoire avec près de 200 participants dans le cadre des élections fédérales canadiennes de 2019. Les participants furent invités à voter dans une série d'élections en utilisant chacune des trois façons de voter suivantes en ordre aléatoire : scrutin à vote unique, vote par approbation et vote par rangement. Après chaque vote, les participants furent informés du résultat électoral dans leur groupe et interrogés sur leur niveau de satisfaction à l'égard de chaque façon de voter. Les résultats démontrent que les citoyens préfèrent avoir la possibilité de classer les partis plutôt que d'utiliser un scrutin à vote unique ou un vote par approbation. Les individus sont également plus susceptibles d’aimer un mode scrutin lorsqu'ils sont satisfaits des résultats de l’élection. Debates over which electoral system would best serve the general public are on the rise in Canada and in other democratic countries. Although there exists a rich literature on the benefits and shortcomings of different electoral systems, very few studies examine citizens’ preferences regarding voting rules and the ways in which individuals can cast their vote. In this paper, I address the following questions: What voting rules do citizens prefer and why? To address these questions, I conducted a within-subject laboratory experiment with nearly 200 participants in the run up to the 2019 Canadian federal election. Participants were asked to vote in a set of elections using each of the three following types of ballots in random order: one-mark ballot, approval voting and ranked voting. After each vote, participants were informed of the election results and asked about their level of satisfaction with each voting system. The results show that citizens prefer having the option to rank order the parties rather than using a one-mark ballot or approval voting. Individuals are also more likely to favour voting rules when they are satisfied with the results of the election.

Keyphrases: systèmes électoraux, mode de scrutin, vote par rangement, scrutin à vote unique, vote par approbation, expérience en laboratoire, electoral systems, ballots, ranked voting, one-mark ballot, approval voting, laboratory experiment