Présentation d`un sujet de thèse « modélisation d`un système couplé

Présentation d’un sujet de thèse « modélisation d’un système couplé homme – véhicule autonome ». ESIGELEC Le sujet s’inscrit dans le cadre d’une technique développée autour du couplage de deux méthodes : l’analyse tensorielle des réseaux (ATR) qui permet de modéliser les machines (et par exemple un véhicule autonome pour une partie de sa mission) et la théorie des jeux qui permet de coupler des comportements humains à la modélisation de l’évolution du véhicule dans sa mission. La technique mathématique développée pour mener ces modélisations a été appelée « xTAN » et a fait l’objet de quelques premières publications [1][2] sur des cas parfois pratiques, mais sans que des expérimentations puissent conforter la démarche, participer à son amélioration et démontrer l’intérêt des développements effectués. Des travaux précédents ont été conduits sur des systèmes couplés machine – homme mais portant plus sur des modélisations assez abstraites des processus mentaux [3], des approches cognitives de l’homme en interaction avec la machine [4], ou encore des approches bayésiennes de visions numériques pour modéliser des comportements humains [5]. D’autres travaux pourraient être cités. Mais il semble que l’ensemble de ces travaux ne modélisent pas de façon fine les matériels, au sens d’intégrer dans le couplage homme – machine les réactions des automatismes de la machine en terme de réactions, réactivité, perceptions du point de vue de la vitesse des traitements comme des capacités de discernements des capteurs, etc. Il y a eu également des travaux sur l’incorporation de l’homme comme organes d’action au sein d’automatismes [6]. Mais ces approches ne considèrent pas les diversités de comportements humain ni leurs aspects aléatoires. De premières approches ont été menées en cybernétique [7] utilisant la théorie des jeux dans des processus d’automatisme comme aide aux algorithmes de décisions. Dans l’approche proposée, des macros-­‐modèles portés par l’ATR intègrent tout le degré de finesse désiré, comme les paramètres de vitesse de réaction, champ de perception, etc. en même temps que ces modèles sont suffisamment légers numériquement parlant pour que les calculs soient assez rapides pour explorer de nombreuses situations complexes. Ces systèmes matériels évoluent suivant les sollicitations des automatismes embarqués incluant soit des perceptions soit des commandes de personnes en interaction avec les machines. Les évolutions sont pilotées par des probabilités bayésiennes dans le cadre d’un jeu dont l’ergonomie ou la psychologie sont les sciences sur lesquelles on s’appuie pour déterminer et justifier ces pondérations. Les décisions de l’homme influent les réactions de la machine, et en retour ces réactions participent à la décision suivante prise par l’homme toujours dans une consultation des ergonomes ou psychologues. Le système homme – machine est un système couplé dont l’évolution résulte de ces interactions bilatérales. Appliquée au véhicule autonome, la technique pourrait permettre de modéliser des systèmes comme un passager interagissant avec un véhicule autonome dans un bouchon ou dans d’autres situations où l’humain ne peut s’empêcher d’agir estimant que le véhicule ne prend pas les bonnes décisions. L’interaction devient alors forte entre l’électronique qui va tenter constamment de corriger ses stratégies, ses décisions étant contredites par l’action de l’humain basée sur d’autres critères. Le système homme –
machine couplé pourrait ainsi devenir instable. Ou encore l’interaction entre un véhicule autonome et un piéton dans une situation de freinage en considérant différents profils psychologiques de piéton et différents automatisme de réaction du véhicule. La thèse, multidisciplinaire nécessitera un fort encadrement du doctorant dont le profil serait principalement mathématicien et à l’écoute des chercheurs pour intégrer leurs analyses sous forme de paramètres dans la méthode de modélisation. Il pourrait aussi s’agir de deux doctorants coopérant dans le cadre de ce sujet commun, chacun apportant sa pierre à l’édifice. Cet aspect multidisciplinaire plus difficile est aussi une source de progrès potentiels de rupture et d’innovation et a déjà fait ses preuves dans d’autres domaines [8][9]. Références [1] MAURICE, Olivier et REINEIX, Alain. Proposition d'un formalisme comme support pour les études
théoriques en systémique. In : Systemica. 2011. p. Paper078. pdf.
[2] MAURICE, Olivier, REINEIX, Alain, et LALLÉCHÈRE, Sébastien. Electromagnetic game modeling
through Tensor Analysis of Networks and Game Theory. In : IOP Conference Series: Materials
Science and Engineering. IOP Publishing, 2014. p. 012015.
[3] MORAY, Neville. Identifying mental models of complex human–machine systems. International
Journal of Industrial Ergonomics, 1998, vol. 22, no 4, p. 293-297.
[4] HOC, Jean-Michel. Towards a cognitive approach to human–machine cooperation in dynamic
situations. International journal of human-computer studies, 2001, vol. 54, no 4, p. 509-540.
[5] OLIVER, Nuria M., ROSARIO, Barbara, et PENTLAND, Alex P. A bayesian computer vision
system for modeling human interactions. Pattern Analysis and Machine Intelligence, IEEE
Transactions on, 2000, vol. 22, no 8, p. 831-843.
[6] WAGEMANN, Line. Analyse des représentations initiales liées aux intéractions hommeautomatisme (IHA) en situation de conduite simulée. Le travail humain, 1998, p. 129-151.
[7] KORCHOUNOV, Y. et KOTLIAR, Vladimir. Fondements mathématiques de la cybernétique. 1975.
[8] TIROLE, Jean. Rationalité, psychologie et économie. Problèmes économiques: Selection d'articles
français et étrangers, 2014, no 3097, p. 46-48.
[9] LÉVI-STRAUSS, Claude. Les mathématiques de l'homme. Esprit (1940-), 1956, no 243 (10, p.
525-538.