Dynamique des activités humaines en mer côtière. Application à la mer d'Iroise

Coastal seas are the seat of multiple, sometimes rival, human activities interacting with the natural environment. An understanding of the interactions, between these activities and the environment, is a major objective of research into sustainable developement. In this context, a focus on the ways in which Man uses and exploits the environment is clearly indispensable. Such a focus can reply to important questions posed by scientists through their quest to evaluate the role of human activity in the evolution of ecosystems, and by administrators in search of information which offers a global and interdisciplinary vision of the territory. In this framework, a maritime environment poses specific problems. The legibility of phenomena connected with human activities, in this form of open space, is so much more complex. Therefore a methodology, which aims to analyse the system at work, is proposed. It would involve producing a description of how activities progress in space and time, through the use of spatio-temporal filters. This approach provides the foundation for a conceptual and logical modelling of human usage of the environment, which can be integrated within a simulator of Dynamics of HUman Activities DAHU). The exploitation of results via a GIS allows for the restoration of relevant spatio-temporal representations and thus establishes a useful synthetic form of information for a concerted approach to management of coastal seas.La mer côtière est le siège d'activités anthropiques multiples, parfois concurrentes, interagissant avec l'environnement naturel. La compréhension des interactions entre ces activités et le milieu est un objectif majeur de la recherche pour l'aide au développement durable des sociétés humaines. Dans ce contexte, il est notamment indispensable de se focaliser sur les modalités d'utilisation et d'exploitation du milieu par l'Homme. Cela répond à un fort besoin des scientifiques, qui cherchent à évaluer la part de l'activité humaine dans l'évolution des écosystèmes, et des gestionnaires en quête d'informations permettant une vision globale et interdisciplinaire du territoire. Dans ce cadre, le milieu marin pose des problèmes spécifiques. Sur cet espace ouvert, la lisibilité des phénomènes liés aux activités humaines est d'autant plus complexe. Une méthodologie visant à analyser le système est donc proposée. Elle consiste à réaliser une description du déroulement des activités humaines dans l'espace et dans le temps grâce à l'utilisation de filtres spatio-temporels. Cette approche fournit les bases d'une modélisation conceptuelle et logique des usages anthropiques intégrable au sein d'un simulateur de la Dynamique des Activités HUmaines (DAHU). L'exploitation des résultats via un SIG permet la restitution de représentations spatio-temporelles pertinentes et constitue ainsi une information synthétique utile à une gestion concertée de la mer côtière

Traitement de situations inattendues d'extrême urgence en vol : test d'un modèle cognitif auprès de pilotes experts

During the exercise of their profession, frequently pilots have to face sudden, unexpected, and often potentially dangerous, situations. They are trained to deal with these effectively, but the very short length of time available before the situation degenerates – in the order of a few seconds, a minute at most – means that the cognitive sequence of perception-diagnosis-decision-action can sometimes be carried out incorrectly due to stress and lead to a serious incident or even to an accident.An analysis of basic cognitive behaviour patterns during a critical situation in five cases of incidents and accidents, reveals common denominators within pilots’ reactions which make it possible to explain the failures observed and establish recommendations. The crucial role under stress played by a specific cognitive function associated with short-term memory is highlighted. In order to carry out this analysis it was necessary to create a dynamic model of the cognitive behaviour of pilots, bringing out the time factor, so as to make it possible to study very short sequences of a few seconds. This model can also be applied to cases other than those generating accidents, for instance to the studying and defining of systems requiring human-machine interface.The complexity and specificity of operational actions when combined into very rapid sequences led naturally to carrying out analyses making use of pilots’ expertise, according to a method which enabled validation of the hypotheses employed.Dans l’exercice de leur profession les pilotes doivent fréquemment faire face à des situations soudaines et inattendues, souvent potentiellement dangereuses. Ils sont formés pour les traiter efficacement mais cependant la brièveté du temps disponible avant que la situation ne dégénère, de l’ordre de quelques secondes, au plus la minute, fait que parfois la séquence cognitive perception-diagnostic-décision-action, peut être menée de façon incorrecte sous stress et aboutir à un incident grave ou même à un accident.A partir de l’analyse des comportements cognitifs élémentaires en situation critique dans cinq cas d’incidents et d’accidents, on arrive à déceler des dénominateurs communs aux réactions des pilotes, permettant l’explication des échecs constatés et l’établissement de recommandations. Le rôle primordial sous stress d’une fonction cognitive particulière associée à la mémoire à court terme est mis en lumière.Pour effectuer cette analyse il a été nécessaire de définir une modélisation dynamique du comportement cognitif des pilotes, où le facteur temps est explicité, permettant son étude dans des séquences très brèves de quelques secondes. Cette modélisation peut aussi s’appliquer à d’autres cas que ceux générant des accidents, par exemple à l’étude et à la définition des systèmes nécessitant une interface homme-système.La complexité et la particularité des actions opérationnelles dans des séquences très rapides où elles se combinent, a mené naturellement à effectuer les analyses en utilisant l’expertise de pilotes, suivant une méthode autorisant la validation des hypothèses retenues

Mécanismes cognitifs et rôle du collectif dans la persévération : gestion d’événements imprévus dans l’activité de pilotage militaire

This research deals about the cognitive mechanisms of perseveration during management of dynamic and risky systems. The thesis asserted is that perseveration in the application of an inadequate plan of actions results from a cognitive compromise oriented toward “automatic thinking” leading to incorrect representation of the situation and under-estimation of the resources needed to handle it. The activation of “controlled thinking”, essential to new situation adaptation, would be favoured by argued discussion about divergent opinions within the team. In order to test it, three studies have been conducted within military piloting. They were based on analyses of: accident reports, decision processes during static flight simulation and verbal interactions during dynamic simulation.They showed that perseveration is linked to the implication of automatic thinking which operates at three levels of the decision process: Information non-detection, incorrect interpretation of the situation and use of procedures. The limited resources available, induced by high workload, play an important role in the occurrence of perseveration whereas argumentation about its viewpoints improves flexibility. Hence, when the management of unexpected events requires a high cognitive cost, resources management is a key element of perseveration. Avenues of research concerning verbal communication are proposed in order to improve exploitation of the collective resources and thus improve perseveration behaviours recovery.Cette recherche porte sur les mécanismes cognitifs à l’origine de la persévération lors de la conduite de systèmes dynamiques à risques. La thèse défendue est que la persévération dans l’application d’un plan d’actions inadapté résulte d’un compromis cognitif orienté vers un « mode de pensée automatique », amenant à une représentation incorrecte de la situation et à une sous-estimation des ressources nécessaires à sa gestion. L’activation d’un « mode de pensée contrôlé », essentielle à l’adaptation à une nouvelle situation, serait favorisée par la discussion argumentée d’avis divergents au sein de l’équipe.Afin de le vérifier, trois études sont menées dans le cadre du pilotage militaire. Elles portent sur les analyses : de rapports d’accident, des processus de décision en simulation de vol statique et des interactions verbales en simulation dynamique.Elles montrent que la persévération est liée à l’implication d’un mode de pensée automatique intervenant à trois niveaux du processus de décision : le défaut de détection des informations, l’interprétation incorrecte de la situation et le recours aux procédures. Le faible niveau de ressources disponibles, induit par une charge de travail élevée, joue un rôle important dans la survenue de la persévération tandis que l’argumentation de ses points de vue favorise la flexibilité. Ainsi, lorsque la gestion d’événements imprévus requiert un coût cognitif élevé, la gestion des ressources est un élément clé de la persévération. Des pistes de recherche relatives aux communications verbales sont proposées afin d’améliorer l’exploitation des ressources du collectif et ainsi favoriser la récupération des comportements de persévération

Décision collaborative dans les systèmes distribués : application à la e-maintenance

Depuis leur apparition, les Technologies d'Information et de Communication (TIC) ont intégré et fait évoluer les modes de travail des entreprises, avec les notions de e-service, de travail collaboratif, d'organisations distribuées et de mutualisation des connaissances. Nous considérons cette intégration des TIC à la fonction maintenance, activité clé de la performance des entreprises, largement pénétrée par ces technologies avec, par exemple, les concepts de e-maintenance. Nos objectifs sont d'analyser les processus décisionnels collaboratifs et l'influence des TIC sur ceux-ci et de proposer les moyens d'évaluer les performances d'un service de maintenance supporté par les TIC. La modélisation du problème revêt un aspect multidomaine, multivue et multiacteur et l'évaluation des performances est multicritère. Nous proposons, tout d'abord, une modélisation des situations de e-maintenance en nous appuyant sur la représentation des processus et en utilisant le formalisme objet, afin de mettre en évidence les composants clés des activités de e-maintenance et l'influence des TIC. Ensuite, nous étudions les activités de décision collaborative en analysant la logique de regroupement de centres de décision, supports des décisions et nous caractérisons les ressources immatérielles engagées. Enfin, nous proposons un cadre d'évaluation des performances des activités de e-maintenance et des modèles de représentation permettant de simuler des configurations d'engagement de ces ressources et de guider les choix d'organisation afférents

Méthodes et modèles de conception et d'évaluation des interfaces homme-machine

L'importance accordée aux interactions homme-machine en général est actuellement énorme. L'orientation prise par les chercheurs et les industriels pour couvrir ce domaine est désormais résolument pluridisciplinaire. Ce mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches en informatique se situe dans cette mouvance en étant consacré à l'étude de méthodes de conception et d'évaluation des interfaces homme-machine (IHM) dans les systèmes complexes. Ce domaine de recherche se positionne au carrefour de l'ingénierie des IHM, du génie logiciel et de l'intelligence artificielle, tout en prenant en compte des concepts et modèles issus des sciences cognitives. Les aspects méthodologiques du développement d'interfaces homme-machine servent de canevas théorique tout au long du mémoire qui est organisé en trois chapitres. Le premier est consacré à un état de l'art sur le domaine de recherche. Après une étude critique des différents cycles de développement du génie logiciel, il recense autour d'un cadre théorique et méthodologique un ensemble de méthodes, modèles, techniques et outils contribuant au développement d'applications interactives dans les systèmes complexes. Le second chapitre est bâti autour d'un ensemble de contributions à l'ingénierie de conception et d'évaluation des interfaces homme-machine. Ces contributions résultent d'un travail d'équipe depuis mon arrivée au laboratoire en septembre 1985. Après une présentation des systèmes réalisés dans le cadre de cette recherche, ce chapitre présente plusieurs méthodes de conception ou d'évaluation mises en place autour de ceux-ci. Enfin, le troisième chapitre tire les leçons des aspects méthodologiques étudiés dans les deux premiers en proposant un modèle, appelé ∇, de développement d'applications interactives. Au cours de ces prochaines années, l'approfondissement de ce modèle devrait servir de cadre de pensée pour nos recherches. Pour l'ensemble des axes de recherche envisagés, un travail considérable reste à accomplir, au vu de la place de plus en plus importante que tient l'ingénierie des interfaces homme-machine dans de nombreux domaines