Thèse: COLLABORATION TEMPS RÉEL DANS DES ESPACES HYBRIDES

(Candidature avant le 08-05-23)

Bonjour à tous,

Dans le cadre du PEPR eNSEMBLE, l’ENIB et le Lab-STICC proposent un sujet de thèse pré-sélectionné pour la rentrée prochaine (sept/oct 2023).

Titre : COLLABORATION TEMPS RÉEL DANS DES ESPACES HYBRIDES MELANT ENVIRONNEMENTS VIRTUELS ET INTERFACES TANGIBLES

Thème : Collaboration à distance RV - RA pour l’assistance

Domaines : IHM, Réalité Virtuelle, Réalité Augmentée, Psychologie Cognitive

Mots-clés : Collaboration, Assistance, Interaction Tangible, Modèle de Procédures, Cognition Incarnée, Utilisabilité, Expérience Utilisateur, Mer, Espace, Apesanteur

Encadrants potentiels : QUERREC Ronan, PU, Lab-STICC-ENIB ; KUBICKI Sébastien, MdC, Lab-STICC-ENIB ; HOAREAU Charlotte, Docteure en psychologie cognitive, Lab-STICC

Adresses mails : querrec@enib.fr ; kubicki@enib.fr ; phd.charlotte.hoareau@gmail.com

Partenaires potentiels : Novespace, CNES (dépôt de projet en cours)

Sujet : Ce sujet de thèse s’inscrit dans la continuité des recherches et des résultats obtenus lors du projet ANR VR-MARS (2019 – 2022) pour lequel une thèse a déjà été soutenue [Collins Jackson, 2022]. L’objectif principal de ce projet était d’initier le concept de collaboration entre deux utilisateurs potentiellement distants l’un de l’autre (ex. l’un sur Terre / l’autre sur Mars). Dans de telles circonstances et selon la situation distante (ex. demande d’assistance médicale), nous avons proposé que l’opérateur distant (sur Mars) soit assisté par un agent conversationnel (ex. un médecin virtuel) visualisé en Réalité Augmentée (RA) pendant que l’expert métier est immergé dans une reconstitution de la situation distante à l’aide d’un dispositif de Réalité Virtuelle (RV) de type CAVE.

Les résultats du projet portent essentiellement sur le comportement de l’agent conversationnel et non sur la collaboration entre les utilisateurs. Or, lors de la collaboration entre un expert local et un opérationnel sur un site distant ou isolé (ex. sur Mars ou en pleine mer), la compréhension de la situation distante par l’expert nécessite un grand nombre d’échanges. Ces échanges génèrent très souvent un gros volume de données (vidéo et audio) ainsi qu’une augmentation de la charge mentale de l’expert. Tous deux peuvent être de véritables freins à la situation comme, par exemple le délai de transmission entre Terre-Mars et donc l’isolement de l’utilisateur distant ou la mauvaise compréhension de la situation par l’expert.

Ce sujet de thèse s’inscrit donc dans ce contexte et dans la thématique de la collaboration à distance en temps réel mais subissant des aléas de communication (latence, perte de connexion). Pour ces travaux, nous émettons l’hypothèse que l’incarnation de l’expert dans la situation immersive devrait favoriser sa compréhension de la situation distante, réduire sa charge cognitive et améliorer ses capacités de décisions qui portent principalement sur le choix des actions que l’opérateur devra réaliser dans la situation distante.

Nous proposons de nous appuyer sur un formalisme de représentation du contexte et de l’activité à mener [Claude, 2016 ; Bouville et al., 2015 ; Querrec, 2013]. Les données échangées entre les deux situations (distante/locale) s’appuieraient essentiellement sur ce formalisme et permettraient une reconstitution supposée de la situation distante tout en limitant au maximum les échanges d’informations préalables. Ce formalisme permettra également de rendre interprétables les choix de l’expert qui seront alors projetés en réalité augmentée pour l’opérateur via l’agent conversationnel.

Plus important dans le cadre de cette thèse ce formalisme sera également un support afin de proposer des modalités d’interaction adapté et générique lors de la collaboration distante et hybride (RV/RA). Plus spécifiquement pour l’expert dans la reconstitution en RV, cela devrait améliorer ses capacités de navigation dans la situation (temps, espace et procédures [Mahieux et al., 2022 ; Mahieux, 2022]). Pour cela, nous proposons de nous appuyer sur les concepts des interfaces tangibles [Ishii & Ullmer, 1997] car ils permettent une meilleure implication du corps de l’utilisateur [Hornecker & Buur, 2006 ; Hornecker, 2015] et donc une meilleure prise de décision selon notre hypothèse.

Les cas d’applications envisagés durant cette thèse seraient l’assistance 1) dans le cadre de la médecine isolée et 2) sur l’utilisation et la maintenance de systèmes techniques.

Diverses évaluations pourraient être proposées dans le cadre de cette thèse tant sur les aspects de modélisation des procédures et de formalisation de la représentation des contextes, que sur les usages et l’utilisabilité du système dans des situations similaires à celles exposées.

A ce titre, de premières évaluations ont déjà été menées dans des conditions de situations distantes (en partenariat avec la fondation Tara Océan) mais aussi dans des conditions de zéro gravité (en partenariat avec le CNES et Novespace). Ces travaux de thèse visent également à poursuivre et étendre les résultats de ces premières évaluations. Ces travaux utilisent la plateforme CERV de l’ENIB membre de l’equipex CONTINUUM.

Pour postuler à cette thèse, vous devez nous (querrec@enib.fr ; kubicki@enib.fr ; phd.charlotte.hoareau@gmail.com) transmettre (avant le 08/05 23h59) :

- Un CV à jour

- Relevé de notes de cette année, ainsi que des deux dernières années scolaires

- Une lettre de motivation

- Une lettre de recommandation (optionnelle)

Nous étudierons avec attention l’ensemble des candidatures.

Cordialement,

Sébastien Kubicki.

Références :

Bouville, R., Gouranton, V., Boggini, T., Nouviale F. and Arnaldi, B. (2015). #FIVE : High-level components for developing collaborative and interactive virtual environments. IEEE 8th Workshop on Software Engineering and Architectures for Realtime Interactive Systems (SEARIS), Arles, France, 2015, pp. 33-40.

Claude G. (2016). Séquencement d’actions en environnement virtuel collaboratif. Thèse de doctorat. INSA, Rennes, France.

Collins Jackson, A. Z., (2022) Modelling a humanoid virtual leader assistant for a remote and isolated caregivers. PhD Thesis. École nationale d'ingénieurs de Brest, Plouzané, France.

Hornecker, E. (2015). Tangible interaction. The Glossary of Human Computer Interaction.

Hornecker, E. & Buur, J. (2006). Getting a grip on tangible interaction : a framework on physical space and social interaction. Proceedings of the SIGCHI conference on Human Factors in computing systems, pp. 437–446.

Ishii, Hiroshi and Ullmer, Brygg (1997): Tangible Bits: Towards Seamless Interfaces between People, Bits and Atoms. In: Pemberton, Steven (ed.) Proceedings of the ACM CHI 97 Human Factors in Computing Systems Conference March 22-27, 1997, Atlanta, Georgia. pp. 234-241

Mahieux, P., Biannic, R., Kubicki, S. and Querrec, R. (2022). SABLIER : a Tangible Interactor to Navigate through Space and Time. In Proceedings of the 2022 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '22). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, Article 503, 1–12.

Mahieux, P. (2022). Interactions tangibles pour naviguer spatialement et temporellement en environnements virtuels. : application à la médiation culturelle en histoire des sciences et techniques. Thèse de doctorat. École nationale d'ingénieurs de Brest, Plouzané, France.

Querrec, R., & Vallejo, P., & Buche, C. (2013). MASCARET: Creating virtual learning environments from system modelling. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 8649.