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Psychologie cognitive, ergonomie et conception anthropocentrée

Le Lescot est amené à travailler sur des projets de conception de systèmes techniques ; cependant, la finalité du laboratoire n’est pas de concevoir et de développer une application dans sa totalité comme le ferait un industriel, mais plutôt d’accompagner le processus de développement et de conception en mettant en oeuvre une approche de type « user centred design ». Dans les prochaines années, les recherches centrées sur les systèmes d’aide à la conduite vont encore s’intensifier sur les questions liées à l’automatisation. En effet, les progrès techniques actuels permettant de créer des systèmes prenant de plus en plus le contrôle du véhicule, il est important de travailler sur les enjeux de la coopération Homme/Machine, tant dans une perspective de “copilotage automobile” que dans celle d’une “automatisation totale” de la conduite. Outre la question de l’acceptabilité par les conducteurs (ou par certains groupes de conducteurs) d’une délégation partielle ou totale de la conduite, les problématiques qui intéressent plus spécifiquement l’équipe ont trait au maintien (ou non) du conducteur dans la boucle de contrôle, aux effets d’une conduite déléguée sur la conscience de la situation, à la qualité de la reprise en main du véhicule (anticipée ou non), et à d’éventuelles pertes de compétences.

Sous-axes

A l’heure actuelle, les conducteurs modifient leurs comportements en présence des autres usagers et interagissent de différentes manières. Beaucoup de recherches se focalisent sur les cas critiques dans lesquels les conducteurs ont mal géré une situation à risque, et conçoivent des systèmes pour résoudre ces situations. Mais même si le nombre d’accidents est élevé, le faible nombre de personnes tuées par km parcouru (1 pour 20 million de km en 2013) indique que le conducteur gère correctement un grand nombre de situations critiques. En effet, l’espace routier accueille des usagers très divers qui ont développé un certain nombre de connaissances leur permettant d’estimer les risques et de mettre des stratégies en place. Notre objectif est d’identifier quelles interactions existent et quelles stratégies pertinentes sont mises en place par les conducteurs et les autres usagers de la route, afin de faire des recommandations aux concepteurs de véhicules autonomes sur les besoins en termes d’interactions et en termes de comportement du véhicule autonome. Pour cela, il est prévu d’analyser les bases de données existantes sur la conduite des véhicules conventionnels et d’identifier les facteurs qui peuvent expliquer des comportements différents en utilisant des techniques de fouille de données. Des méthodologies comprenant des focus groupes seront également utilisées pour identifier les besoins des conducteurs, afin d’aboutir à des préconisations pour les concepteurs.


Les enjeux en termes de sécurité routière liée au déploiement des véhicules autonomes préoccupent les autorités publiques. En effet, définir des règles de sécurité sur un objet technologique qui n’existe pas encore est un problème courant mais jusqu’à présent le conducteur était toujours le principal acteur. Dans le véhicule autonome, le conducteur n’est plus forcément le principal acteur gérant la situation routière. Sur demande du ministère des transports français, nous avons travaillé depuis 2017 avec d’autres chercheurs de l’Ifsttar sur une méthodologie d’identification des scénarios les plus critiques pour les véhicules autonomes. L’objectif de cette méthodologie n’est pas de tester les performances techniques des véhicules mais de définir dans quelles situations routières des événements plus ou moins fréquents mais bien réels peuvent entraîner des situations citriques.

Avec l’émergence des dispositifs d’automatisation de la conduite, le Lescot s’est engagé dans une démarche de modélisation de l’activité de conduite visant, d’un côté, à concevoir et à développer des fonctions de supervision (monitoring) du conducteur pour la gestion adaptative de la Coopération Homme-Machine et, de l’autre côté, à développer des outils de simulation des Interactions Homme-Machine, afin de concevoir de futurs systèmes d’aide à la conduite puis d’évaluer virtuellement leurs effets potentiels dès les premières étapes du processus de conception.


À l’intersection de l’Ergonomie et de l’Ingénierie Cognitive, ces recherches reposent sur une méthodologie d’analyse de l’activité observée « en situation » de conduite, à bord de véhicules instrumentés ou sur simulateur. En recourant à des outils logiciels développés au Lescot pour l’analyse et la modélisation de l’activité et de l’état du conducteur, il s’agit de concevoir des fonctions et de développer des algorithmes de supervision permettant de diagnostiquer des erreurs de conduite, d’appréhender des risques situationnels auxquels s’exposent les conducteurs, et d’adapter les aides à la conduite en fonction des besoins effectifs de ces derniers. Au cours des dernières années, le Lescot a notamment travaillé à la conception de telles fonctions de monitoring embarquées pour la prévention des sorties de voie, la gestion adaptative des risques de collision, l’aide au changement de voie sur autoroute et au Tourne-à-gauche en carrefours urbains, ainsi que sur la supervision des conducteurs âgés et l’identification de difficultés de conduite propres à ce groupe d’usagers. L’objectif de ces travaux est de permettre une « ergonomie en temps réel » de futurs systèmes de copilotage adaptatifs et coopératifs, capables d’apporter une aide contextualisée et d’adapter leurs modalités d’Interaction Homme-Machine en fonction des conditions de conduite, de l’état du conducteur, et des difficultés qu’il rencontre dans la situation de conduite du moment.


Enrichies des travaux de l’équipe en matière de simulation cognitive, cette démarche d’analyse et de modélisation ascendante de l’activité se couple avec un démarche de simulation descendante, via le modèle COSMODRIVE, visant cette fois-ci à prédire des des décisions et des comportements, à mieux comprendre l’origine de certaines erreurs humaines, et à modéliser l'activité d’un « humain virtuel » dans le cadre de ses futures activités de déplacement. L’objectif est ici de disposer d’une plateforme de Conception Virtuelle Centrée sur l’Humain (Virtual HCD) permettant de simuler les Interactions Homme-Machine et les performances futures du « Système Homme-Machine » dans son ensemble (i.e. le conducteur, le véhicule et les automatismes) afin d’estimer les bénéfices tout autant que les risques potentiels sur la sécurité des futures technologies d’automatisation de la conduite. Ces travaux s’intègrent notamment dans le projet fédérateur « Voyageur virtuel », et ils seront amenés à se déployer dans le cadre d’une ERC en cours de construction avec l’université de Bordeaux (Ecole Nationale Supérieure de Cognitique) et un partenaire industriel (ESI group / CIVITEC).

L’automatisation des véhicules, qu’elle soit de niveau 3 (avec des demandes de reprise en main non anticipées) ou de niveau 4 (conduite entièrement autonome sur certaines sections de route), pose de nouveaux problèmes en termes de sécurité et d’acceptabilité de la part du conducteur. En effet, pour que l’intégration croissante de technologies de sécurité passive et active des véhicules réduise l’insécurité routière, il faut s’assurer que ce nouveau type de mobilité tienne compte aussi bien des besoins et attentes des conducteurs que des modifications prévisibles du comportement des usagers. Notre approche a comme ambition de proposer un monitoring avancé de l’état du conducteur en combinant différents diagnostics (état physique défini par sa posture, états internes définis par l’état émotionnel et l’effort cognitif, état perceptif défini par ses stratégies de prise d’informations visuelles) de manière à adapter en temps réel la gestion des interactions entre le conducteur et les automatismes du véhicule. Dans ce cadre les travaux de la thématique « Améliorer l’apprentissage et les interactions homme-machine grâce à la Neuroergonomie » seront utilisés.


Les recherches sur la conception d’IHM innovantes se poursuivront pour les interfaces sur systèmes nomades analysant, par exemple, l’utilisabilité des affichages en réalité augmentée pour conducteurs et voyageurs (information multimodale), en prenant en compte notamment les besoins et les capacités fonctionnelles des seniors, ou encore l’acceptabilité des dialogues en reconnaissance vocale.


De plus, des travaux sur la conception de systèmes de détection d’usagers vulnérables ont été menés à partir d’observations « naturalistiques » sur site suite à la mise en place de caméras en intersections. L’analyse des données recueillies (conflits véhicule-VRU), grâce au développement de la méthodologie de codage et l’analyse cinématique des usagers vulnérables (piétons et cyclistes) a permis une meilleure compréhension de ces conflits. Ces analyses ont été reprises par les développeurs de systèmes pour améliorer les algorithmes de détection des usagers vulnérables. Dans un deuxième temps, l’acceptabilité des systèmes développés sera évaluée au moyen de la méthodologie définie par le Lescot et utilisée par les partenaires (exemple du projet européen Prospect).