Le présent mémoire s'inscrit dans un projet de recherche mené au CRAI depuis 1998 intitulé « CoCAO » (Co-<br />Conception Assistée par Ordinateur). Ce projet a pour but d'analyser les pratiques de coopération lors de la<br />conception d'un projet architectural, puis de spécifier et développer un collecticiel à l'usage des acteurs du<br />projet. Cet outil est principalement destiné à les assister dans les activités coopératives de création de<br />documents. Nous pensons que ce type d'outil logiciel doit maintenant profiter à une large communauté de<br />professionnels du bâtiment, pour une utilisation quotidienne et dans le cadre de projets ordinaires.<br />C'est sur la première partie de ce projet, la spécification d'un outil informatique, que ce mémoire se penche. La<br />première partie informe le lecteur sur le contexte particulier de la production du cadre bâti. La deuxième partie<br />dresse un état de l'art d'abord des modèles de coopération pour les équipes d'ingénierie, puis de l'analyse des<br />collecticiels, et enfin, des collecticiels eux-mêmes. La troisième partie expose les résultats d'une expérimentation<br />menée avec trois étudiants en architecture sur un collecticiel généraliste ; nous en tirons des conséquences<br />concernant les exigences fonctionnelles d'un collecticiel adapté au contexte spécifique de la conception<br />collaborative. La quatrième et dernière partie formalise un modèle d'outil coopératif répondant à ces exigences<br />; enfin, une simulation de cette outil est donnée prenant appui sur une situation de projet réelle, l'aménagement<br />urbain accompagnant la première ligne de tramway à Nancy (France).

L'objet de ce travail est l'analyse de la conception en tant qu'activité coopérative, la proposition d'un modèle de ces pratiques et l'implémentation d'un prototype d'aide aux échanges coopératifs.<br />L'apport de cette recherche est de mettre en correspondance les théories sociologiques traitant de l'activité collective et l'expérience accumulée concernant la conception d'ouvrages bâtis dans un modèle conceptuel permettant de décrire un contexte de projet. Ce modèle a été conçu selon les principes de méta-modélisation, en utilisant un formalisme standard<br />répandu dans le domaine de l'ingénierie logicielle, afin de permettre des implémentations et des extensions plus aisées. Le modèle que nous avons proposé a été appliqué à un outil prototype offrant une représentation graphique d'un contexte de projet afin de favoriser l'émergence d'une <br />coordination spontanée entre les acteurs. La mise en oeuvre de ce prototype a permis d'éprouver les postulats que nous avons pu formuler et a conduit à dégager des perspectives concernant l'adaptabilité des collecticiels aux situations de conception coopérative.

Dans le domaine de l'Interaction Homme-Machine, nos travaux concernent l'interaction multiutilisateur et multimodale. Exploitant les avancées importantes en terme de modalités d'interaction, de nombreux collecticiels reposent sur une combinaison de modalités, comme les systèmes multiutilisateurs autour d'une table augmentée. Néanmoins ces systèmes constituent des réalisations ad-hoc en l'absence d'outils de conception. Face à constat, nos contributions conceptuelles et logicielles concernent la phase de spécification de l'interaction multiutilisateur et multimodale. Nous présentons une notation de spécification notée COMM (COllaborative et MultiModale) qui est une extension de CTT par l'introduction de deux concepts, le rôle interactif et la tâche modale, et par la spécialisation des opérateurs temporels, en s'appuyant sur les relations de Allen. La notation COMM est instrumentée par un éditeur logiciel de spécifications COMM, nommé e-COMM ((http://iihm.imag.fr/demo/editeur/). COMM et e-COMM ont été utilisés dans un projet DGA de taille conséquente pour spécifier l'interaction au sein d'un poste de commande de drones militaires. / Multi-user multimodal interactive systems involve multiple users that can use multiple interaction modalities. Although multi-user multimodal systems are becoming more prevalent (especially multi-user multimodal systems involving multi-touch surfaces), their design is still ad-hoc without properly keeping track of the design process. Addressing this issue of lack of design tools, our doctoral research is dedicated to the specification of multi-user multimodal interaction. The doctoral research contributions include the COMM (Collaborative and MultiModal) notation and its on-line editor for specifying multi-user multimodal interactive systems. Extending the CTT notation, the salient features of the COMM notation include the concepts of interactive role and modal task as well as a refinement of the temporal operators applied to tasks using the Allen relationships. The COMM notation and its on-line editor e-COMM (http://iihm.imag.fr/demo/editeur/) have been successfully applied to a large scale project dedicated to a multimodal military command post for the control of unmanned aerial vehicles (UAV) by two operators.

Les systèmes de partage collaboratif de connaissance sont des collecticiels qui permettent à des communautés en ligne de partager des connaissances. Ces systèmes offrent des espaces partagés où les membres d'une communauté peuvent construire ensemble une mémoire partagée. Malheureusement, ces systèmes restent peu utilisés car ils sont peu motivant, paraissent artificiels et le partage de connaissance est vécu comme forcé. Un des problèmes avec les systèmes actuels de partage de connaissance est qu'ils voient l'activité de partage comme une accumulation centralisée d'information plutôt que comme un processus évolutif dans lequel un groupe construit de la connaissance et dans lequel des divergences et des inconsistances dans la mémoire peuvent apparaître.<br />Dans ce travail, nous étudions les communautés de partage de connaissance, en portant une attention particulière sur la divergence. Cette divergence dans la connaissance mémorisée correspond à un conflit cognitif et se traduit par l'apparition d'alternatives, d'arguments et de points de vue différents autour d'un concept ou d'un sujet d'intérêt. Dans ce contexte, l'activité de partage de connaissance est comprise comme un processus évolutif englobant notamment des étapes de discussion où les participants expriment leurs points de vue, et dont l'objectif est la construction commune d'un concept partagé. Dans ce cadre, les divergences de point de vue sont des pratiques courantes. <br />En assistant les membres dans le partage et l'expression de leurs divergences, nous pensons améliorer l'utilisabilité des systèmes de partage de connaissance. Dans cette thèse, nous faisons l'hypothèse qu'une attention spéciale dans le support de la divergence et des discussions autour de la divergence est une condition nécessaire pour concevoir et améliorer l'utilisabilité d'une application collaborative pour le partage de connaissance. Cette approche propose des besoins nouveaux aux applications de type TCAO/collecticiel. Ainsi, le thème central de ce travail est d'identifier et concevoir des mécanismes de gestion logicielle de la collaboration pour améliorer le support au partage de connaissance en supportant les divergences et inconsistances.<br />Nous développons un cadre théorique qui conceptualise l'activité de partage de connaissance et considère la divergence comme un objet de premier ordre. Ce cadre propose une vision d'un système de partage de connaissance comme étant basé sur une application collaborative conduite par un procédé de partage de connaissance. Il prend en compte le développement distribué et collaboratif d'une mémoire commune, l'apparition et la conservation de divergences et l'autonomie des participants. En particulier, nos objectifs sont de montrer qu'une approche de construction par augmentation monotone de la mémoire, des espaces de travail différenciés (privé/public) et des services de conscience de groupe adaptés afin de permettre aux utilisateurs de suivre l'évolution de la mémoire partagée, sont des éléments clés dans la conception d'un collecticiel de partage de connaissance.

Dans le domaine de l'Interaction Homme-Machine, nos travaux concernent l'interaction multiutilisateur et multimodale. Exploitant les avancées importantes en terme de modalités d'interaction, de nombreux collecticiels reposent sur une combinaison de modalités, comme les systèmes multiutilisateurs autour d'une table augmentée. Néanmoins ces systèmes constituent des réalisations ad-hoc en l'absence d'outils de conception. Face à constat, nos contributions conceptuelles et logicielles concernent la phase de spécification de l'interaction multiutilisateur et multimodale. Nous présentons une notation de spécification notée COMM (COllaborative et MultiModale) qui est une extension de CTT par l'introduction de deux concepts, le rôle interactif et la tâche modale, et par la spécialisation des opérateurs temporels, en s'appuyant sur les relations de Allen. La notation COMM est instrumentée par un éditeur logiciel de spécifications COMM, nommé e-COMM ((http://iihm.imag.fr/demo/editeur/). COMM et e-COMM ont été utilisés dans un projet DGA de taille conséquente pour spécifier l'interaction au sein d'un poste de commande de drones militaires.

L'objectif de nos travaux de recherche est de mettre en place un Système Multi-Agent pour la Collaboration (SMA-C) qui sert de noyau pour un système de téléopération collaborative via Internet (ARITI-C). <br />Pour atteindre cet objectif, nous avons abordé deux domaines de recherche que sont les Systèmes Multi-Agents (SMA) et le Travail Collaboratif Assisté par Ordinateur (TCAO). Le SMA-C repose sur le formalisme multi-agent de Ferber et intègre les fonctionnalités de la collaboration (spécifiées à travers le trèfle fonctionnel) retenues de l'étude de TCAO.<br />Après avoir conçu, implémenté et évalué le SMA-C, nous l'avons intégré au système mono-utilisateur de téléopération existant ARITI pour le rendre collaboratif et multi-utilisateur (ARITI-C). Le système obtenu permet à plusieurs utilisateurs distants de discuter ensemble, d'observer les actions des uns les autres et surtout de contrôler un robot réel en même temps via Internet. Finalement, nous avons évalué les performances de ce système ainsi que l'ergonomie de son Interface Homme Machine (IHM).<br />Les tests effectués avec des utilisateurs montrent que le nouveau système de téléopération collaborative ARITI-C est un système stable. Il permet aux utilisateurs de communiquer, de coordonner (choisir leurs actions), de produire (exécuter leurs tâches), en utilisant ou pas l'assistance des guides virtuels ou encore en déléguant l'exécution de ces tâches à leurs agents.

Nous nous intéressons dans ce travail à la problématique du développement des applications pour le travail coopératif, dites aussi collecticiels. Un collecticiel est à la fois une application multi-utilisateurs, répartie et interactive. La somme des trois propriétés précédentes rend le développement de ce type d'applications particulièrement difficile. Une approche souvent empruntée pour la construction des collecticiels consiste à développer une plate-forme qui fournit les services requis pour la coopération. Dans ce rapport nous identifions les principaux services demandés à une telle plate-forme et nous décrivons et nous comparons les différentes approches possibles pour réaliser ces services. Nous proposons ensuite un nouvel environnement de coopération appelé Colt (pour Collaboration Terrain). Une première qualité de Colt est l'intégration des deux modes de travail : individuel et en groupe. Les utilisateurs partagent un espace d'information où chacun a le droit de voir et de se mouvoir selon des \em rôles qui lui sont attribués. Une deuxième qualité importante est l'adaptabilité fonctionnelle et structurelle. Selon l'axe structurel Colt permet de définir et de réajuster dynamiquement les rôles des utilisateurs, de définir autant d'activités coopératives que l'on souhaite et d'utiliser dans ces différentes activités les outils dont on a besoin. Sur l'axe fonctionnel, les utilisateurs peuvent définir et changer dynamiquement la configuration des activités. Une attention particulière est faite en vue de doter l'environnement de stratégies variées pour contrôler les accès concurrents des utilisateurs aux données partagées. L'environnement Colt propose une famille de protocoles de tour de rôles et intègre un protocole original, appelé LICRA. L'algorithme LICRA est un algorithme optimiste fondé sur la détection de dépendances et la résolution automatique des conflits en utilisant un mécanisme de transformation d'opérations. Un premier prototype de l'environnement Colt est aujourd'hui disponible pour une plate-forme UNIX. Le prototype est implanté en utilisant l'environnement de développement TCL-TK.

Le Québec vit un vieillissement marqué de sa population et doit faire face aux problèmes que cela engendre. Cette situation soulève des enjeux sociaux et économiques liés à la santé comme l'augmentation des problèmes chroniques de santé en fin de vie, le maintien de la qualité des soins à la population et plus généralement le financement du domaine de la santé. Le Centre de recherche sur les habitats intelligents (CRHI) de l'Université de Sherbrooke cherche à développer une solution technologique socialement acceptable à ces enjeux. Les travaux qui y sont faits visent à favoriser l'autonomie de personnes atteintes de troubles cognitifs afin de leur permettre de demeurer à domicile le plus longtemps possible. Cette recherche doctorale porte spécifiquement sur l'utilisation des technologies de l'habitat intelligent pour soutenir le travail coopératif entre les professionnels de la santé, les intervenants sociaux et les proches aidants. On y aborde la problématique du travail "même lieu/temps différents" dans l'équipe hétérogène sous l'angle du travail coopératif assisté par ordinateur (TCAO). Un collecticiel asynchrone distribué dans l'habitat intelligent a été développé à titre de preuve de concept. Des activités de communication, de coordination et de production des intervenants ont été scénarisées afin de démontrer le fonctionnement du prototype. Le collecticiel C4C intègre notamment des outils de travail éprouvés comme le système de mesure de l'autonomie fonctionnelle (SMAF) qui est utilisé pour déterminer et suivre le niveau de service à offrir à une personne en perte d'autonomie. Notre recherche a permis d'élaborer : - une infrastructure distribuée de services sous l'approche par réseau de pairs pour un habitat intelligent ; - un modèle de gestion de l'information dans une perspective historique et spatiale intérieure tridimensionnelle ; - un modèle de gestion de la coopération en mode "pousser de l'information" basé sur le contexte de travail. Ensemble, ces contributions structurent et définissent le mode de travail dans l'équipe de soins et de maintien à domicile. En facilitant la coopération dans l'habitat intelligent, notre recherche vise la continuité accrue des soins pour permettre à plus de personnes souffrant de limitations cognitives ou physiques de vivre à la maison dans leur communauté.

Le contexte socio-économique à forte concurrence, perpétuellement en évolution, est le plus souvent responsable des transformations technologiques et organisationnelles qui s'opèrent dans les structures de production. Ces transformations passent non seulement par le réaménagement des méthodes de conception, mais aussi, et surtout, par l'étroite collaboration des différents métiers (ingénieurs, designers, ergonomes, etc.) travaillant sur un même projet. Dès lors, les outils de Travail Coopératif Assisté par Ordinateur (TCAO), aussi appelés collecticiels, prennent une place importante au sein des nouvelles organisations car ils permettent de structurer les activités collectives à travers l'échange et le partage de documents, la coordination des actions coopératives, la gestion des communications synchrones et asynchrones ou encore l'instrumentation des prises de décisions collaboratives. Néanmoins, la réelle influence de ces outils sur les activités collectives des équipes de projet pluridisciplinaires en conception de produits est encore mal connue. La problématique de cette thèse s'inscrit au cœur des recherches menées en psychologie ergonomique sur le travail collectif assisté par ordinateur. Il s'agit d'identifier les effets de la médiation sur les équipes de travail, pour en déterminer les avantages, les contraintes et les complémentarités par rapport aux situations de travail collectif plus traditionnelles, c'est-à-dire généralement organisées sous la forme de réunions de projet en présence. Du point de vue méthodologique, l'utilisation libre d'un collecticiel, baptisé Atelier Coopératif de Suivi de Projet (ACSP), est observée au contact de plusieurs situations de travail. Ce collecticiel est mis en œuvre pour recueillir des données issues du terrain, en accord avec une démarche naturaliste (observation avec instruments et analyses des traces) largement reconnue en psychologie ergonomique. Trois situations de travail collectif ont été retenues et font l'objet d'études complémentaires. La première situation porte sur la gestion de projets conduits par une organisation. L'appropriation du collecticiel par les utilisateurs y est analysée, en tenant compte des facteurs de résistance au changement et des modifications opératoires qui sont induites par le système collaboratif. La deuxième situation est centrée sur la coopération inter-métiers au cours d'un grand projet industriel de conception de produits. Dans une approche sociocognitive, l'analyse porte sur l'implication des acteurs-métiers selon le contexte de coopération (en présence ou assisté par ordinateur) et selon les phases du processus de conception. A partir d'un protocole expérimental, la troisième situation compare les activités collectives d'une équipe projet coopérant à distance par rapport à une autre équipe projet coopérant en présence. Les résultats de ces études montrent notamment que le collecticiel est largement utilisé pour la capitalisation de données et l'élaboration d'une mémoire organisationnelle. De plus, l'outil collaboratif favorise une démarche d'ingénierie concourante en structurant les activités de coordination. On observe toutefois certaines inégalités face à l'appropriation de la technologie par les acteurs de la conception.

Mon domaine de recherche est l'Interaction Homme-Machine. Mes travaux dans ce domaine s'organisent autour de deux axes. <br /><br />Le premier axe concerne la conception de systèmes interactifs pour la coordination, la communication et la collaboration entre individus. Je m'intéresse en particulier à la manière dont des moyens vidéo peuvent être utilisés pour permettre des échanges plus subtils (i.e. légers, nuancés, implicites) et plus informels (i.e. spontanés, opportuns) que ceux permis par les systèmes actuels.<br /><br />Le deuxième axe concerne la conception de nouvelles métaphores et techniques destinées à enrichir et simplifier l'interaction au quotidien avec les systèmes informatiques. Je m'intéresse plus particulièrement aux moyens de faire évoluer la métaphore du bureau sous-jacente à la gestion des données et des applications dans la plupart des systèmes actuels.<br /><br />Ce document présente les problématiques liées à ces deux axes de recherche, les travaux s'y rapportant auxquels j'ai participé depuis septembre 2001 et quelques perspectives ouvertes par ces travaux.