Un outil d’évaluation neurocognitive des interactions humain-machine

De plus en plus de recherches sur les Interactions Humain-Machine (IHM) tentent d’effectuer des analyses fines de l’interaction afin de faire ressortir ce qui influence les comportements des utilisateurs. Tant au niveau de l’évaluation de la performance que de l’expérience des utilisateurs, on note qu’une attention particulière est maintenant portée aux réactions émotionnelles et cognitives lors de l’interaction. Les approches qualitatives standards sont limitées, car elles se fondent sur l’observation et des entrevues après l’interaction, limitant ainsi la précision du diagnostic. L’expérience utilisateur et les réactions émotionnelles étant de nature hautement dynamique et contextualisée, les approches d’évaluation doivent l’être de même afin de permettre un diagnostic précis de l’interaction. Cette thèse présente une approche d’évaluation quantitative et dynamique qui permet de contextualiser les réactions des utilisateurs afin d’en identifier les antécédents dans l’interaction avec un système. Pour ce faire, ce travail s’articule autour de trois axes. 1) La reconnaissance automatique des buts et de la structure de tâches de l’utilisateur, à l’aide de mesures oculométriques et d’activité dans l’environnement par apprentissage machine. 2) L’inférence de construits psychologiques (activation, valence émotionnelle et charge cognitive) via l’analyse des signaux physiologiques. 3) Le diagnostic de l‘interaction reposant sur le couplage dynamique des deux précédentes opérations. Les idées et le développement de notre approche sont illustrés par leur application dans deux contextes expérimentaux : le commerce électronique et l’apprentissage par simulation. Nous présentons aussi l’outil informatique complet qui a été implémenté afin de permettre à des professionnels en évaluation (ex. : ergonomes, concepteurs de jeux, formateurs) d’utiliser l’approche proposée pour l’évaluation d’IHM. Celui-ci est conçu de manière à faciliter la triangulation des appareils de mesure impliqués dans ce travail et à s’intégrer aux méthodes classiques d’évaluation de l’interaction (ex. : questionnaires et codage des observations).More and more researches on Human-Computer Interactions (HCI) are trying to perform detailed analyses of interaction to determine its influence on users’ behaviours. A particular emphasis is now put on emotional reactions during the interaction, whether it’s from the perspective of user experience evaluation or user performance. Standard qualitative approaches are limited because they are based on observations and interviews after the interaction, therefore limiting the precision of the diagnosis. User experience and emotional reactions being, by nature, highly dynamic and contextualized, evaluation approaches should be the same to accurately diagnose the quality of interaction. This thesis presents an evaluation approach, both dynamic and quantitative, which allows contextualising users’ emotional reactions to help identify their causes during the interaction with a system. To this end, our work focuses on three main axes: 1) automatic task recognition using machine learning modeling of eye tracking and interaction data; 2) automatic inference of psychological constructs (emotional activation, emotional valence, and cognitive load) through physiological signals analysis; and 3) diagnosis of users’ reactions during interaction based on the coupling of the two previous operations. The ideas and development of our approach are illustrated using two experimental contexts: e-commerce and simulation-based training. We also present the tool we implemented in order to allow HCI professionals (e.g.: user experience expert, training supervisor, or game designer) to use our evaluation approach to assess interaction. This tool is designed to facilitate the triangulation of measuring instruments and the integration with more classical Human-Computer Interaction methods (ex.: surveys and observation coding)

Approches outillées pour le développement de systèmes interactifs intégrant les aspects sûreté de fonctionnement et utilisabilité

Since the Airbus A380 and with the introduction of ARINC 661 standard, the glass cockpits are being replaced by interactive cockpits, by allowing the crew to control aircraft systems through display unit by using keyboard and cursor control unit (KCCU). Currently only secondary aircraft systems which are non-critical are managed using such interactive cockpits. To be able to generalize such features to critical aircraft system, the main question remains to understand how to match dependability requirements for such systems while preserving usability properties. To reach the goal of using such interactive techniques within safety critical aircraft systems, our research work has followed three main directions. The first approach is to tend to zero default design, by realizing the precise and unambiguous description of software components of interactive system, using formal description technique. The second approach consists in the use of fault tolerant mechanisms, to treat design residual fault, physical fault or environmental fault. These fault tolerant mechanisms enable the continuity of service despite the occurrence of fault. The third approach is the clarification of the impact of different fault tolerant mechanisms on the usability of the interactive system. This clarification is done by using and analyzing task models, describing the user activity of the systemDepuis l'A380 et avec l'introduction du standard ARINC 661, les systèmes d'affichage et de contrôle des cockpits sont passés d'un rôle de simple afficheur, à celui d'un système interactif permettant à l'équipage d'interagir sur les écrans grâce à l'utilisation d'un ensemble clavier/dispositif de pointage appelé KCCU. L'utilisation de cette nouvelle capacité d'interaction est à ce jour limitée à des interactions avec des systèmes avions non critiques. Pour envisager son extension à des systèmes critiques il faut se poser la question du respect d'exigences de sureté de fonctionnement imposées à de tels systèmes sans pour autant diminuer son niveau d'utilisabilité. Dans cette optique, nous proposons dans le cadre de nos travaux de recherche, différentes approches pour contribuer au développement d'un tel système interactif critique. La première approche est de tendre vers une conception zéro défaut, en réalisant une description précise et non ambigüe des composants logiciels du système interactif en utilisant une technique de description formelle. La seconde approche est l'utilisation de techniques de tolérance aux fautes car il existe toujours des fautes résiduelles de conception, des fautes matérielles ou venant de l'environnement. Dans ce cas, l'utilisation de technique de tolérance aux fautes permet au système de continuer à remplir ses fonctions en dépit de l'occurrence de fautes. La troisième approche est l'explicitation de l'impact des différentes approches de tolérance aux fautes sur l'utilisabilité du système interactif. Cette explicitation est faite au travers de la réalisation et de l'analyse des modèles de tâche, décrivant l'activité de l'utilisateur du système

Éclairer le choix des outils de simulation des changements des modes d'occupation et d'usages des sols. Une approche comparative.

International audienceDurant les dernières décennies, une variété de modèles ont été développés pour simuler les changements futurs des modes d'occupation et d'usage des sols. Dans cette étude, nous avons comparé quatre logiciels de modélisation : CLUE-S, DINAMICA EGO, CA_Markov et Land Change Modeler. Nous avons examiné les différentes méthodes et outils disponibles dans chaque modèle pour reproduire les étapes nécessaires pour une telle approche de modélisation : 1) estimation de la quantité de changement, 2) caractérisation des changements observés par des variables explicatives, 3) allocation spatiale des changements, 4) reproduction des patrons spatiaux, 5) évaluation de la performance du modèle et 6) capacité pour développer des modèles sophistiqués. Pour illustrer cette analyse, les modèles ont été appliqués à des études de cas théoriques très simples. Nous avons comparé les différents résultats issus de cette démarche de modélisation (projection des surfaces de changements futurs, cartes de probabilité de changement, cartes des modes d'occupation et d'usage des sols futurs) afin d'objectiver nos conclusions portant sur la flexibilité et la capacité des modèles pour effectuer les différentes tâches listées. Le but de cette étude vise à éclairer les futurs utilisateurs à faire un choix de modèle approprié suivant leur problématique

Approches outillées pour le développement des systèmes interactifs intégrant les aspects sûreté de fonctionnement et utilisabilité

Depuis l'A380 et avec l'introduction du standard ARINC 661, les systèmes d'affichage et de contrôle des cockpits sont passés d'un rôle de simple afficheur, à celui d'un système interactif permettant à l'équipage d'interagir sur les écrans grâce à l'utilisation d'un ensemble clavier/dispositif de pointage appelé KCCU. L'utilisation de cette nouvelle capacité d'interaction est à ce jour limitée à des interactions avec des systèmes avions non critiques. Pour envisager son extension à des systèmes critiques il faut se poser la question du respect d'exigences de sureté de fonctionnement imposées à de tels systèmes sans pour autant diminuer son niveau d'utilisabilité. Dans cette optique, nous proposons dans le cadre de nos travaux de recherche, différentes approches pour contribuer au développement d'un tel système interactif critique. La première approche est de tendre vers une conception zéro défaut, en réalisant une description précise et non ambigüe des composants logiciels du système interactif en utilisant une technique de description formelle. La seconde approche est l'utilisation de techniques de tolérance aux fautes car il existe toujours des fautes résiduelles de conception, des fautes matérielles ou venant de l'environnement. Dans ce cas, l'utilisation de technique de tolérance aux fautes permet au système de continuer à remplir ses fonctions en dépit de l'occurrence de fautes. La troisième approche est l'explicitation de l'impact des différentes approches de tolérance aux fautes sur l'utilisabilité du système interactif. Cette explicitation est faite au travers de la réalisation et de l'analyse des modèles de tâche, décrivant l'activité de l'utilisateur du système.Since the Airbus A380 and with the introduction of ARINC 661 standard, the glass cockpits are being replaced by interactive cockpits, by allowing the crew to control aircraft systems through display unit by using keyboard and cursor control unit (KCCU). Currently only secondary aircraft systems which are non-critical are managed using such interactive cockpits. To be able to generalize such features to critical aircraft system, the main question remains to understand how to match dependability requirements for such systems while preserving usability properties. To reach the goal of using such interactive techniques within safety critical aircraft systems, our research work has followed three main directions. The first approach is to tend to zero default design, by realizing the precise and unambiguous description of software components of interactive system, using formal description technique. The second approach consists in the use of fault tolerant mechanisms, to treat design residual fault, physical fault or environmental fault. These fault tolerant mechanisms enable the continuity of service despite the occurrence of fault. The third approach is the clarification of the impact of different fault tolerant mechanisms on the usability of the interactive system. This clarification is done by using and analyzing task models, describing the user activity of the system

Contrôle multidimensionnel interactif et application à l'édition de contenus cinématographiques virtuels

De nombreux outils d'aide à la création de contenus 3D sont disponibles mais proposent des modalités d'interaction et des modèles sous-jacents qui restent peu expressifs et fastidieux dans leur utilisation. En parallèle, de nombreux travaux de recherche s'attachent à améliorer l'expressivité des modèles de création de contenus avec des approches largement automatisées mais laissent peu de place à la créativité des utilisateurs. Dans ce contexte, nous nous intéressons au contrôle interactif des éléments cinématographiques d'une scène 3D (principalement le positionnement des caméras). Nous proposons un nouvel outil, nommé Collastar, qui met en place une interaction collaborative sur des paramètres de contrôle haut niveau liés à la cinématographie, en utilisant le support de tablettes tactiles. L'outil repose sur un couplage entre un modèle de représentation en étoile pour le contrôle collaboratif et une représentation de type "linear wall" pour une appréhension des éléments de décision dans une approche "focus+context". Nos contributions portent sur la visualisation de données multidimensionnelles et l'interaction collaborative avec ces données. Les premières évaluations montrent que l'outil est adapté à des tâches d'édition collaboratives, facilite la visibilité des contrôles et la compréhension des liens entre ceux-ci. Enfin, l'outil montre une capacité intéressante à faciliter la création de contenus cinématographiques qu'il reste à explorer et évaluer plus finement

Méthodes orientées agent et multi-agent

http://www.emse.fr/~picard/publications/bernon09industrie.pdfNational audienceLes systèmes multi-agents (SMA) ont montré leur pertinence pour la conception d'applications distribuées (logiquement ou physiquement), complexes et robustes. Le concept d'agent est aujourd'hui plus qu'une technologie efficace, il représente un nouveau paradigme pour le développement de logiciels dans lesquels l'agent est un logiciel autonome qui a un objectif, évolue dans un environnement et interagit avec d'autres agents au moyen de langages et de protocoles (voir le chapitre 1 " Introduction aux systèmes multi-agents "). Souvent, l'agent est considéré comme un objet " intelligent " ou comme un niveau d'abstraction au-dessus des objets et des composants (voir le chapitre 5 " Composants logiciels et systèmes multi-agents "). Les méthodes de développement orientées objet - au vu des différences entre les objets et les agents - ne sont pas directement applicables au développement de SMA. Il est alors devenu nécessaire d'étendre ou de développer de nouveaux modèles, de nouvelles méthodologies et de nouveaux outils adaptés au concept d'agent

ECHAP « L’architecture des couverts végétaux : un levier pour réduire l’utilisation des fongicides ? »

L’objectif du projet ECHAP est d’identifier les possibilités de réduction de traitements fongicides via l’utilisation de l’architecture des couverts. Le projet a tout d’abord apporté des connaissances qui ont levé des verrous sur les mécanismes d’interaction. Il combine également 3 expérimentations opérationnelles au champ et un travail de modélisation du système. Les expérimentations au champ confirment l’effet de l’architecture sur le développement épidémique ainsi que l’effet marqué sur l’interception des fongicides et qui s’exprime clairement entre les variétés. Un modèle innovant et original simulant le système « architecture–épidémie-fongicide », septo3dfongi, a été développé. Il est opérationnel et permet de simuler et de raisonner des stratégies de traitements. Des critères d’évaluation multicritères des stratégies ont été également proposés

Auto-organisation d'un collectif de robots pour l'allocation dynamique de tâches

Session "Articles"National audienceL'auto-organisation et l'allocation dynamique de tâches au sein de systèmes multi-robots présentent une grande complexité lorsque ces robots sont impliqués dans des scénarios de gestion de crise. Le caractère évolutif des besoins métiers (nouvelle tâches, priorités), des contraintes de communication (perturbations) et des contraintes physiques (pannes, gestion de l'énergie) rendent évidents les besoins d'autonomie et d'adaptabilité de tels systèmes. L'auto-organisation du collectif apporte une solution par la définition de comportements locaux autonomes prenant en compte l'ensemble des contraintes citées, sans connaissance a priori de l'organisation à produire pour bien réagir à la situation de crise. Dans cet article, après avoir justifié le choix de cette approche, nous présentons le modèle de comportement des agents que nous avons implémentés au sein de la plateforme de simulation du projet RTRA STAE ROSACE (Robots). Le scénario de l'application concerne la découverte et le secours de victimes par des robots terrestres, dans des situations de feux de forêts

Des Systèmes Interactifs d'Aide à la Décision aux Systèmes Coopératifs d'Aide à la Décision : Contributions conceptuelles et fonctionnelles

Decision Support Systems are designed in order to support decision makers in organisations. This support is strictly linked to an improvement of the efficiency of the made decisions rather than the effectiveness. The decision making process is then seen as an interaction between the man and the machine and the automation of this kind of process is not feasible. We show in this work how the introduction of Information and Communication Technologies (ICT) changed the decision making processes in organisations. The decisional context evolves from a mono decision maker to multi decision makers, each of them having to interact and to cooperate with the others. Based on this hypothesis we studied this new decision making processes: multi actors working in asynchronous and distributed situations. These processes are then defined as cooperative. We then show how the Decision Support Systems are not adapted to these new needs and we make the proposal of a new kind of framework called Cooperative Decision Support Systems able to support these processes of decision making. This framework is based on the proposed architecture by Sprague and Carlsson.Les travaux présentés dans ce mémoire se situent dans le domaine de l'Aide à la Décision. Les Systèmes Interactifs d'Aide à la Décision (SIAD) sont développés afin d'aider au mieux les décideurs dans les organisations. Cette aide doit se traduire par une amélioration du la qualité de prise de décision plutôt que par une amélioration de son efficacité. Le processus de décision assisté par des SIAD est alors envisagé comme une succession d'aller / retour entre le décideur (utilisateur) et la machine ; l'automatisation de tels processus n'est donc pas envisageable. Nous montrons dans un premier temps comment l'introduction des Technologies de l'Information et de la Communication (TIC) vient considérablement modifier les processus de décision dans les organisations. Basé sur ce constat, le nouveau contexte de prise de décision, c'est à dire en situation asynchrone et distribuée, est analysé. Le contexte de décision évolue d'une situation mono-décideur en situation multi-acteurs, chacun des acteurs devant interagir voire coopérer avec les autres. Ce type particulier de coopération pour la prise de décision est étudié. La prise de décision est alors définie comme un processus de décision collaborative. Nous montrons en quoi les systèmes coopératifs actuellement développés ne supportent pas efficacement ce type de processus coopératif. Pour ces nouvelles organisations de travail, nous définissons de nouveaux outils, atelier logiciel, capables de supporter ces processus de décision : les Systèmes Coopératifs d'Aide à la Décision (SCAD) basés sur l'architecture classique des SIAD proposée par Sprague et Carlsson