Définition d'un langage et d'une méthode pour la description et la spécification d'IHM post-W.I.M.P. pour les cockpits interactifs

Avec l'apparition de nouvelles technologies comme l'iPad, etc., nous rencontrons dans les logiciels grand public des interfaces de plus en plus riches et innovantes. Ces innovations portent à la fois sur la gestion des entrées (e. g. écrans multi-touch) et sur la gestion des sorties (e.g. affichage). Ces interfaces sont catégorisées de type post-WIMP et permettent d'accroitre la bande passante entre l'utilisateur et le système qu'il manipule. Plus précisément elles permettent à l'utilisateur de fournir plus rapidement des commandes au système et au système de présenter plus d'informations à l'utilisateur lui permettant par là-même de superviser des systèmes de complexité accrue. L'adoption par le grand public et le niveau de maturité de ces technos permet d'envisager leur intégration dans les systèmes critiques (comme les cockpits ou de façon plus générale les systèmes de commande et contrôle). Toutefois les aspects logiciels liés à ces technologies sont loin d'être maîtrisés comme le démontrent les nombreux dysfonctionnements rencontrés par leurs utilisateurs. Alors que ces derniers peuvent être tolérés pour des applications de jeux ou de divertissement elles ne sont pas acceptables dans le domaine des systèmes critiques présentés précédemment. La problématique de cette thèse porte précisément sur le développement de méthodes, langages, techniques et outils pour la conception et le développement de systèmes interactifs innovants et fiables. La contribution de cette thèse porte sur l'extension d'une notation formelle : ICO (Objets Coopératifs Interactifs) pour décrire de manières exhaustive et non ambiguë les techniques d'interactions multi-touch et la démonstrabilité de son application dans le cadre des applications multi-touch civils. Nous proposons en plus de cette notation, une méthode pour la conception et la validation de systèmes interactifs offrants des interactions multi-touch à leurs utilisateurs. Le fonctionnement de ces systèmes interactifs est basé sur une architecture générique permettant une structuration des modèles allant de la partie matérielle des périphériques d'entrées jusqu' à la partie applicative pour la commande et le contrôle de ces systèmes. Cet ensemble de contribution est appliqué sur un ensemble d'étude de ca dont la plus significative est une application de gestion météo pour un avion civil.With the advent of new technologies such as the iPad, general public software feature richer and more innovative interfaces. These innovations are both on the input layer (e.g. multi-touch screens) and on the output layer (e.g. display). These interfaces are categorized as post-W.I.M.P. type and allow to increase the bandwidth between the user and the system he manipulates. Specifically it allows the user to more quickly deliver commands to the system and the system to present more information to the user enabling him managing increasingly complex systems. The large use in the general public and the level of maturity of these technologies allows to consider their integration in critical systems (such as cockpits or more generally control and command systems). However, the software issues related to these technologies are far from being resolved judging by the many problems encountered by users. While the latter may be tolerated for gaming applications and entertainment, it is not acceptable in the field of critical systems described above. The problem of this thesis focuses specifically on the development of methods, languages, techniques and tools for the design and development of innovative and reliable interactive systems. The contribution of this thesis is the extension of a formal notation: ICO (Interactive Cooperative Object) to describe in a complete and unambiguous way multi-touch interaction techniques and is applied in the context of multi-touch applications for civilians aircrafts. We provide in addition to this notation, a method for the design and validation of interactive systems featuring multi-touch interactions. The mechanisms of these interactive systems are based on a generic architecture structuring models from the hardware part of the input devices up to the application part for the control and monitoring of these systems. This set of contribution is applied on a set of case studies, the most significant being an application for weather management in civilian aircrafts

Fusion multimodale pour les systèmes d'interaction

Les chercheurs en informatique et en génie informatique consacrent une partie importante de leurs efforts sur la communication et l'interaction entre l'homme et la machine. En effet, avec l'avènement du traitement multimodal et du multimédia en temps réel, l'ordinateur n'est plus considéré seulement comme un outil de calcul, mais comme une machine de traitement, de communication, de collection et de contrôle, une machine qui accompagne, aide et favorise de nombreuses activités dans la vie quotidienne. Une interface multimodale permet une interaction plus flexible et naturelle entre l’homme et la machine, en augmentant la capacité des systèmes multimodaux pour une meilleure correspondance avec les besoin de l’homme. Dans ce type d’interaction, un moteur de fusion est un composant fondamental qui interprète plusieurs sources de communications, comme les commandes vocales, les gestes, le stylet, etc. ce qui rend l’interaction homme-machine plus riche et plus efficace. Notre projet de recherche permettra une meilleure compréhension de la fusion et de l'interaction multimodale, par la construction d'un moteur de fusion en utilisant des technologies de Web sémantique. L'objectif est de développer un système expert pour l'interaction multimodale personne-machine qui mènera à la conception d'un outil de surveillance pour personnes âgées, afin de leurs assurer une aide et une confiance en soi, à domicile comme à l'extérieur

E-CARe (une méthode d'ingénierie des systèmes d'information ubiquitaires)

L'apparition des Systèmes d'Information ubiquitaires ou pervasifs est issue de l'émergence de nouvelles technologies fournissant au système une vision de son environnement, de l'environnement de ses utilisateurs ainsi que de leurs profils. Grâce à ces données formant le contexte de l'application, il est possible de fournir des services personnalisés, pertinents et ciblés. Mais, le problème qui se pose à ce niveau concerne le degré d'adaptation, de prise de décision à la place de l'utilisateur et de l'identification des données contextuelles nécessaires et suffisantes pour ces services. Ceci est dû à un déséquilibre entre les avancées des technologies et de leurs applications (qui reçoivent un grand intérêt de la part de la recherche et de l'industrie) et les méthodes et démarches de développement et d'ingénierie spécifiques aux systèmes ubiquitaires. Notre objectif dans ce travail de thèse est de proposer une méthode d'ingénierie des SI ubiquitaires en considérant les différentes exigences reliées à la nature mobile et grande échelle de ces systèmes. Cette méthode est basée sur une démarche de développement qui fait usage d'un ensemble de métamodèles et de langages génériques favorisant la spécification complète de ces systèmes. Cette démarche sépare les spécifications fonctionnelles, techniques et ubiquitaires. Les spécifications ubiquitaires permettent de définir des modèles structurels et événementiels du contexte respectant les exigences des utilisateurs et les contraintes de sécurité et supportant les fonctionnalités d'adaptation et de sensibilité au contexte. Cette approche orientée évènements est consolidée par l'adoption d'une architecture de traitement des évènements. Notre démarche E-CARe est une intégration des spécifications ubiquitaires dans une démarche classique de conception des SI pour garantir la couverture des spécifications fonctionnelles et techniques. Les applications d'assistance représentent un cas d'étude idéal pour cette démarche qui s'intéresse au domaine des transports, fortement dépendant de l'environnement et des évènements ambiants.Ubiquitous Information Systems appeared as a consequence to emerging and evolving communication and mobile technologies providing the system with information on its environment, the environment of its users and their profiles. These data constitute the application context and are used to provide personalized, targeted and relevant services. However, ubiquitous services face some difficulties and challenges concerning specially needed contextual data, adaptation degree and computerized decision making. This is due to the gap between advanced ubiquitous services and their applications, and methods and processes for developing and engineering ubiquitous systems. Our goal in this thesis is to propose an engineering method for ubiquitous Information Systems considering different requirements resulting from the mobile and high scalable nature of these systems. The proposed method is based on a development process and a set of generic metamodels and languages facilitating a complete system specification and implementation. The proposed process separates functional, technical and ubiquitous specifications. Ubiquitous specifications enable the structural and event based context models definition while considering user requirements and security requirements. Adaptation and context awareness functionalities are supported by structural and dynamic context models. The proposed event oriented approach is enhanced by the adoption of an event processing architecture. Ubiquitous specifications are integrated into a classical information systems engineering process to constitute the E-CARe process including functional and technical specifications. Our propositions are used to design a user assistance application in the transport domain, highly dependent on the ambient environment and events.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Contribution à la conception d'un système de mobilité urbaine durable : de l'élicitation des connaissances à l'architecture distribuée du système

Un des fondements de l’Ingénierie Système réside dans la compréhension et la formulation des exigences de différentes parties prenantes pour mieux maîtriser et contrôler la complexité du système à concevoir. L’évaluation des performances du système nécessite par ailleurs la prise en compte des expertises interdisciplinaires qui peuvent être incertaines, voire incomplètes. La prise en compte des interdépendances entre plusieurs domaines d’activité dans la conception et le déploiement d’un système de mobilité urbaine durable est un bon exemple, qui reflète la problématique de l’élicitation des connaissances pluridisciplinaires, puis de leur utilisation dans la définition d’une architecture distribuée. Le renouveau de la mobilité urbaine a en effet fait émerger des alternatives aux déplacements habituels, faisant place à la mobilité douce, à l’usage raisonnée des véhicules personnels, à la multimodalité et à l’inter-mobilité. Dans ce contexte, la convergence tend à s’opérer vers des plateformes numériques offrant des services variés, à la demande, adaptés aux besoins immédiats des usagers. Ces services sont généralement développés par des acteurs du secteur privé qui détiennent à la fois l’expertise et la technologie pour les déployer. Il s’agit donc, pour les pouvoirs publics considérés comme organe de contrôle et de régulation de la mobilité, de définir quelles infrastructures et quels services offrir et selon quelles modalités. Le travail de recherche effectué dans cette thèse vise à proposer puis valider, une démarche générale pour accompagner les décideurs des villes dans la conception et la mise en place des solutions de mobilité du futur. Un cadre méthodologique prenant en compte l’aide au choix de politiques et de partenaires cibles a pour cela été proposé, basé sur une méthode d’analyse multicritère, dans un cadre de décision collective et sous incertitude. Un méta-modèle d’un système de mobilité durable a ensuite été élaboré, à partir des connaissances élicitées d’un ensemble de standards et référentiels, de même qu’une architecture distribuée du système. Afin d’étudier la faisabilité de l’implémentation de cette architecture, en considérant le point de vue de l’aide à la décision, une roadmap de mise en œuvre a enfin été proposée, basée sur un système de recommandations visant à optimiser la réalisation de projets de mobilité nouveau

Modélisation des coûts généralisés de déplacement en transport privé et public : automatisation des spécifications de paramètres pour la géo-simulation

Dans un premier temps, cette recherche développe une méthodologie pour la modélisation des coûts généralisés de déplacement en transport privé et public. La méthodologie permet l’automatisation des spécifications de paramètres pour la géo-simulation d’itinéraires individuels multimodaux avec TransCAD. Nous présentons les trois applications SIG-T développées dans le cadre de ce projet : CRADVoyagesTC – pour la définition et la localisation de l’offre du transport en commun, CRADTNetwork – pour la construction de graphes de transport en commun, et CRADRoutes – pour la simulation d’itinéraires individuels multiples. Dans un second temps, une étude de cas réalise la simulation d’itinéraires ayant pour origine les lieux de résidence et pour destination les principales agglomérations commerciales du territoire de la Communauté Métropolitaine de Québec (CMQ). Cette étude de cas vise à démontrer le bon fonctionnement et l’efficience de la méthodologie développée pour de futures recherches portant sur l’accessibilité et la mobilité. Les résultats sont commentés de manière sommaire.This research develops a methodology for modelling generalized trip costs using private and public transportation modes. The methodology enables computer-assisted specification of parameters for disaggregated multimodal trip geo-simulations using TransCAD. We present three developed GIS-T applications within the current project: CRADVoyagesTC – for public transit supply definition and localization, CRADTNetwork – for public transit graph construction, and CRADRoutes – for multiple disaggregated trip paths simulation. Finally, a proof of concept application based on trip simulation using as origin the residential places and as destination the major shopping places of the Quebec Metropolitan Area (QMA) is presented. The main objective of this study case is to demonstrate the functionality and the efficiency of the developed methodology to be used in future accessibility and mobility researches. Preliminary results are discussed

Conception et développement d'une application de navigation pour le déplacement multimodal accessible des personnes en fauteuil roulant

La mobilité des personnes en fauteuil roulant (PFR) joue un rôle crucial pour leur participation sociale. Cependant, l'accès au service de transport en commun présente un défi de taille pour ces personnes en raison de divers obstacles physiques et sociaux qu'elles peuvent rencontrer lors de leurs déplacements en utilisant le transport en commun comme le manque des parcours ou arrêts de bus accessibles. Au cours des dernières années, la mise au point de technologies d'aide technique s'est développée progressivement pour permettre aux PFR d'améliorer leur qualité de vie. En particulier, ces technologies offrent une variété de fonctionnalités et de solutions qui permettent à ces personnes de surmonter divers obstacles qui réduisent leur déplacement et leur inclusion sociale. De ce fait, de nombreux projets ont été créés, comme Streetco ou Evelity en France. Au Canada, le projet multidisciplinaire MobiliSIG a été lancé en 2013. Ce dernier vise à concevoir et développer des technologies géospatiales de navigation selon les principes de la conception cognitive pour assister les PFR dans leurs déplacements quotidiens et leur accès à l'environnement. Ce projet vise à offrir un itinéraire personnalisé et adapté au profil des utilisateurs pour offrir un transport multimodal accessible. Cependant, ce service peut connaitre divers enjeux étant donné l'accessibilité à tous les parcours et arrêts de bus, l'intégration de la conception sans obstacle selon les principes de conception universelle. Dans ce projet, nous avons proposé une approche basée sur la personnalisation de l'itinéraire tout en identifiant les facteurs socio-environnementaux affectant l'accessibilité du transport en commun. Cette approche permet de planifier un déplacement multimodal adapté en appuyant sur un algorithme de routage qui prend en considération l'indice de l'accessibilité des itinéraires. Nous avons conçu et développé de nouvelles fonctionnalités pour une application web (MobiliSIG) permettant la planification d'itinéraire multimodal personnalisé selon les profils des personnes en fauteuil roulant. Finalement quelques scénarios ont été testés pour des fins de validation de l'application dans la ville de Québec.Mobility plays a crucial role in the social participation of Manual wheelchair users (MWU). Among others, access to public transit service presents a significant challenge for these individuals due to various physical and social barriers they may encounter while travelling by using public transit such as lack of accessible transit routes or stops. Over the past few years, the development of assistive navigation technologies has been gradually developed to enable MWU to improve their quality of life. In particular, these technologies offer a variety of features and solutions that allow these individuals to overcome various barriers that limit their mobility and social participation. As a result, many projects have been created, such as Streetco or Evelity in France. In Canada, the multi-disciplinary MobiliSIG project was launched in 2013. It aims to design and develop a geospatial navigation technology based on the principles of cognitive design to assist MWU in their daily travel and access to the environment. This project aims to offer a personalized route adapted to the profile of users to offer accessible multimodal transport. However, this service can know various issues given the improvement of the accessibility of stops, the accessibility to all routes and bus stops to people in wheelchairs, Barrier-free design guide tracking in all new projects according to universal design principles. In this project, we proposed an approach based on the personalization of the route while identifying the environmental factors affecting the accessibility of public transport. This approach makes it possible to plan a suitable multimodal trip using a routing algorithm that takes into account the route accessibility index. We have designed and developed new functionalities for a web application (MobiliSIG) allowing multimodal route planning customized according to the profiles of people in wheelchairs. Finally, some scenarios were tested for validation of the application in Quebec City

Configuration et exploitation d'une machine émotionnelle

Dans ce travail, nous explorons la faisabilité de doter les machines de la capacité de prédire, dans un contexte d'interaction homme-machine (IHM), l'émotion d'un utilisateur, ainsi que son intensité, de manière instantanée pour une grande variété de situations. Plus spécifiquement, une application a été développée, appelée machine émotionnelle, capable de «comprendre» la signification d'une situation en se basant sur le modèle théorique d'évaluation de l'émotion Ortony, Clore et Collins (OCC). Cette machine est apte, également, à prédire les réactions émotionnelles des utilisateurs, en combinant des versions améliorées des k plus proches voisins et des réseaux de neurones. Une procédure empirique a été réalisée pour l'acquisition des données. Ces dernières ont fourni une connaissance consistante aux algorithmes d'apprentissage choisis et ont permis de tester la performance de la machine. Les résultats obtenus montrent que la machine émotionnelle proposée est capable de produire de bonnes prédictions. Une telle réalisation pourrait encourager son utilisation future dans des domaines exploitant la reconnaissance automatique de l'émotion.This work explores the feasibility of equipping computers with the ability to predict, in a context of a human computer interaction, the probable user’s emotion and its intensity for a wide variety of emotion-eliciting situations. More specifically, an online framework, the Emotional Machine, is developed enabling computers to «understand» situations using OCC model of emotion and to predict user’s reaction by combining refined versions of Artificial Neural Network and k Nearest Neighbours algorithms. An empirical procedure including a web-based anonymous questionnaire for data acquisition was designed to provide the chosen machine learning algorithms with a consistent knowledge and to test the application’s recognition performance. Results from the empirical investigation show that the proposed Emotional Machine is capable of producing accurate predictions. Such an achievement may encourage future using of our framework for automated emotion recognition in various application fields

Exploitation des réseaux principaux des voiries d'agglomération : schéma directeur d'exploitation de la route : réseaux de niveau 1. Guide méthodologique

Le guide pour l'exploitation des réseaux de niveau 1 s'inscrit dans le cadre du Schéma Directeur d'Exploitation de la Route ; il est destiné en premier lieu aux gestionnaires de réseaux, mais également aux concepteurs de la politique d'exploitation, qu'ils soient les uns et les autres liés à l'État ou aux collectivités locales. Ce document est un guide méthodologique au sens strict du terme, c'est-à-dire qu'il propose une démarche allant de la définition de la problématique à non pas la conception du projet mais plutôt à la fourniture des éléments de réflexion pour avancer dans les études préalables à cette conception. Les recommandations données dans cet ouvrage sont le fruit d'expériences. Néanmoins sur un certain nombres de points, l'état actuel des connaissances ne permettant pas de se prononcer, le parti a été de porter à connaissance les solutions envisageables sans se prononcer de façon décisive. C'est pourquoi, les éléments proposés ne constituent en aucun cas un cadre rigide mais bien au contraire une base pour mettre en lumière les pièges à éviter et donner quelques conseils. De plus, en fonction du contexte local, des amendements à la démarche générale pourront être proposés . Le domaine traité étant en constante évolution, des éditions ultérieures pourront s'enrichir des expériences et des technologies à venir. Le guide se compose de quatre grandes parties : - la première propose une démarche d'études lors de ce que nous avons appelé la phase préparatoire, - la deuxième développe plutôt les éléments utiles pour des études permettant une bonne conduite de l'opération, - la troisième expose le volet évaluation qui nécessairement recouvre les deux premières parties. Il est complété par une quatrième partie composée des annexes et d'une bibliographie, visant à développer de manière plus fine quelques thèmes que nous avons jugé pertinent d'évoquer mais sans rechercher l'exhaustivité et à fournir une base de documents auxquels le lecteur pourra s'intéresser. Pour pouvoir faire une bonne utilisation de ce document, il est recommandé dans un premier temps de faire une lecture complète pour s'imprégner de la démarche globale suggérée. Il est ensuite conseillé de travailler de manière linéaire partie par partie au moins pour les deux premières, car les différents chapitres de ces parties forment un tout et caractérisent un niveau d'élaboration du projet . Néanmoins certaines informations demandées dans les dossiers sanctionnant la première partie sont fournies dans la seconde . Cependant, comme le niveau de détail demandé dans ces documents est moins important que celui proposé dans le texte de cette seconde partie, il a été jugé préférable de les présenter en une seule fois et de faire référence aux chapitres correspondants pour l'élaboration du contenu des dossiers. D'autre part, le lecteur trouvera quelquefois des redites . Cette approche a été choisie pour éviter des allers-retours trop importants eu égard au fait que le document peut être utilisé de manière ponctuelle quelquefois pour préciser ou appréhender un point particulie

La Décroissance au prisme de la modélisation prospective : Exploration macroéconomique d'une alternative paradigmatique

The development paths followed by industrial societies in the last decades have led them in front of complex socioeconomic, democratic and environmental crises, which question the relevance of economic growth, either as a goal in itself, or as a way to achieve “development”. With the emergence of the degrowth movement at the beginning of the 21st century, the call for transitions towards sustainable “post-growth societies” is now consolidating into a multifaceted political project. For the “wealthiest” countries, where the ecological footprint per capita is greater than the global sustainable level, this project may be envisioned as a voluntary, socially sustainable, equitable and smooth downscaling of production and consumption, and thus throughput, to an environmentally sustainable level. Such a project raises numerous questions, for instance: what concrete proposals could initiate such a transition? What could such paths induce in terms of employment, public debt, energy consumption, waste, or greenhouse gas emission mitigation? What structural or institutional obstacles must be overcome and how? Etc. In this research, we offer to discuss such questions with the help of prospective modeling. Our approach involves a series of interviews, conducted, among others, with actors within the Degrowth movement. These are aimed at collecting detailed and quantified visions or narratives about what Degrowth scenarios or – more broadly speaking– scenarios of transition towards sustainable and desirable societies could look like, for France, in the mind of participants, especially in terms of institutions, lifestyles and consumption patterns. In parallel, we have designed and developed a specific dynamic simulation model of the French monetary economy, featuring a high level of detail and disaggregation, based on input-output analysis, and built using public data. Using this macroeconomic tool, we investigate, over the long term (2060), the possible outcomes of different scenarios, including those inferred from the interviews, in terms of employment, public debt, energy consumption, waste and atmospheric emissions. We discuss the potential strengths and weaknesses of the different visions they reflect. Our results highlight in particular the importance of cultural, social, behavioral and “non-technical” factors, stress the potential of various degrowth proposals, and recall the critical need for the collective elaboration of a societal project. In this perspective, our modeling approach provides a simple, yet powerful tool for common understanding and collective deliberation.Face aux enjeux socioéconomiques, démocratiques, et environnementaux, la croissance économique comme fin en soi, ou comme condition nécessaire au « développement », est de nouveau remise en cause. Depuis le début du XXIème siècle, suscitant un intérêt grandissant et de vifs échanges, la Décroissance se fraie une place dans le débat. Après avoir resitué son émergence dans la perspective historique de la controverse qui s'est développée, au cours de la deuxième moitié du XXe siècle, autour de la croissance et du modèle de développement des pays industrialisés, nous suggérons une synthèse des principales idées et des propositions concrètes actuellement portées par ses partisans. Celles-ci soulèvent un certain nombre de questions complexes, pour lesquelles nous proposons d'apporter quelques éclairages à travers un exercice de modélisation prospective. Nous réalisons pour cela une série d'entretiens, qui visent à recueillir différentes visions détaillées et quantifiées de ce que pourraient être, selon les participants, des scénarios de Décroissance, ou - plus largement- des scénarios de transitions souhaitables et soutenables, notamment en termes d'évolution des institutions, des modes de vie et de consommation, pour la France. En parallèle de ces entretiens, nous développons un modèle spécifique de simulation dynamique de l'économie française, construit autour de l'analyse entrées-sorties, sur la base de données publiques, et incorporant un haut niveau de détail. A l'aide de cet outil macroéconomique, nous proposons alors d'explorer, sur un horizon à long terme (2060) les implications possibles de différents scénarios, dont ceux élaborés à partir des entretiens. Nous nous intéressons par exemple aux conséquences possibles en termes d'emploi, de finances publiques, de consommation d'énergie, d'émissions de polluants atmosphériques, et de production de déchets. Les résultats des simulations soulignent l'importance des choix institutionnels, des facteurs culturels, comportementaux, et « non-techniques », et le potentiel de certaines propositions des mouvements de la Décroissance. Ils invitent ainsi à ouvrir le débat autour de la construction collective d'un nouveau projet de société. Dans cette perspective, notre approche offre un support simple et efficace pour la compréhension commune et la délibération collective