Cette thèse s’intéresse à la manière d’optimiser l’apprentissage du pilotage par l’amélioration de l’éducation du comportement oculaire. Dans divers domaines (e.g., médical, aéronautique), différentes méthodes d’éducation du comportement oculaire ont démontré leur efficacité quant à leur capacité à optimiser le temps d’apprentissage d’une tâche. Toutefois, dans le domaine du pilotage, cela n’a reçu que très peu de validation empirique (Ziv, 2016) notamment à cause de difficultés de mise en œuvre technique et méthodologique inhérentes à la nature dynamique et complexe de l’activité de pilotage (Eyrolle et al., 1996). Dans le but d’éduquer le comportement oculaire des élèves-pilotes, nous avons tout d’abord modélisé les caractéristiques du comportement oculaire à adopter. Puis nous avons conçu, développé et validé expérimentalement un outil spécifique, le PilotGazeTrainer, permettant de mettre en œuvre une nouvelle méthode originale d’éducation du comportement oculaire basée sur deux principes essentiels : l’analyse permanente du regard du participant, et l’affichage en temps-réel de feedbacks visuels ou sonores. Afin d’évaluer cette nouvelle méthode, nous avons réalisé plusieurs expérimentations sur un simulateur de vol et sur un micromonde développé pour l’occasion (l’AbstractFlyingTask). Les premiers résultats montrent que notre méthode permet, en très peu de temps, une modification durable du comportement oculaire bénéfique pour les personnes concernées. Ces résultats comportementaux ont également révélé le potentiel des outils développés – le micromonde AbstractFlyingTask et le PilotGazeTrainer – pour éduquer le comportement oculaire. / This thesis focuses on how to optimize the learning of piloting by improving the ocular behavior educationIn several fields (e.g., medical, aeronautics), various methods of ocular behavior educating have demonstrated their effectiveness in their ability to optimize the learning of a task. However, the education of ocular behavior has received few empirical validations in the field of piloting training (Ziv, 2016) especially because of difficulties in the technical and methodological implementation (e.g., real-time analysis of the gaze location) inherent in the dynamic and complex nature of the piloting situation (Eyrolle, Mariné & Mailles, 1996). In order to educate the ocular behavior of the pilot students, we first modeled the characteristics of the ocular behavior to be adopted. Then we designed, developed and validated experimentally a first specific tool, the PilotGazeTrainer (a software), which allows the implementation of a new and original method of ocular behavior education based on two essential principles: the permanent analysis of the participant's ocular behavior, and the production in real-time of visual or sound feedbacks. In order to evaluate this new method, we conducted several experiments on a flight simulator and on a microworld developed for the purposes of this evaluation (the AbstractFlyingTask). The first results show that our method allows a lasting modification of the ocular behavior in a very short intervention time. These behavioral results also revealed the potential of the developed tools - the AbstractFlyingTask microworld and the PilotGazeTrainer - to educate ocular behavior.

In everyday communication, humans utilise eye gaze due to its importance as a communication tool. As technology evolves, social robots are expected to become more adopted in society and, since they interact with humans, they should similarly use eye gaze to elevate the level of the interaction and increase humans’ perception of them. Previous studies have shown that robots possessing human-like gaze behaviour increase the interactants’ task performance and their perception of the robot. However, social robots must also be able to behave and respond appropriately when humans act inappropriately, and failure in doing so may normalize bad behaviour even towards other humans. Additionally, with the recent progress of wearable eyetracking technology, there is interest to see how this technology can be used to help generate human gaze into a robot. This thesis work investigates how the eye gaze behaviour from a human being can be modeled into the robot Furhat to behave more human-like in a confrontational scenario. It further investigates how a robot possessing the developed human-like gaze model compares to a robot using a believable heuristic gaze model. We created a pipeline which concerned selecting scenarios, conducting roleplays between actors of these scenarios to collect gaze, extracting and processing that gaze data and extracting probability distributions that the human-like model would utilise. Our model used frequencies to determine where to gaze and head rotation, while gamma distributions were used to sample gaze length. We then executed an online video study with the two robot conditions where participants rated either robot by filling out a questionnaire. The results show that while no statistical difference could be found, the human-like condition scored higher on the measures anthropomorphism/human-likeness and composure, whereas the heuristic condition rated higher on expertise and extroversion. As such, the human-like model did not yield a significant benefit on robot perception to opt for it. Still, we suggest that the pipeline used in this thesis work may help HRI researchers to perform gaze studies and possibly build a foundation for further development. / I vardaglig kommunikation använder människor sig av blickar på grund av dess betydelse som kommunikationsverktyg. Då teknologi ständigt utvecklas förväntas det att sociala robotar kommer att bli mer involverade i samhället, och eftersom de integrerar med människor så bör de på samma sätt använda sig av blickar och ögonrörelser för att höja nivån på interaktionen och därmed förbättra människors uppfattning av dem. Tidigare studier har visat att robotar som använder sig av blickar likt människor kan förbättra deltagarnas utförande av uppgifter samt deras uppfattning av roboten. Sociala robotar måste dock även kunna agera och svara på ett lämpligt sätt när människor beter sig olämpligt, och gör dem inte det finns risken att det olämpliga beteendet normaliseras, även i interaktioner med andra människor. Med de senaste framstegen av portabla eye-tracking enheter finns det därför ett intresse att se hur denna teknologi kan användas för att generera människolikt blickbeteende som sedan används i en robot. Denna studie undersöker hur en människas sätt att blicka och titta kan modelleras i roboten Furhat för att bete sig mer människolikt i ett scenario där konfrontation behövs. Studien undersöker dessutom hur en robot som bär ett människolikt blickbeteende jämför sig med en robot som bär ett trovärdigt heuristiskt blickbeteende. Vi skapade en struktur som involverade att välja scenarion, utföra rollspel mellan skådespelare i dessa scenarier för att samla data om deras blickmönster, extrahera och bearbeta denna data, och extraherade sannolikhetsfördelningar som den människolika modellen skulle använda sig av. Vår modell använde sig av frekvenser för att besluta var roboten skulle blicka, medan gammafördelningar användes för att generera blickens längd. Vi utförde därefter en videostudie online med de två robotvarianterna, där deltagare bedömde någon av robotarna genom att svara på en enkät. Resultaten visar att ingen statistisk signifikant skillnad kunde påvisas. Trender visade dock att modellen med människolik blickbeteende bedömdes högre i mätningen av attributerna antropomorfism/mänsklighet och fattning, medan den heuristiska modellen bedömdes högre i expertis och utåtvändighet. Därav erhöll den människolika modellen ingen signifikant framgång för att föredra den. Vi föreslår ändå att strukturen som användes i studien kan hjälpa MRI forskare att utföra studier som involverar blickbeteende hos människor, och möjligtvis bygga en grund för vidareutveckling av strukturen.