Le travail effectué lors de cette thèse concerne le développement d'un système cognitif artificiel autonome. La solution proposée repose sur l'hypothèse que la curiosité est une source de motivation d'un système cognitif dans le processus d'acquisition des nouvelles connaissances. En outre, deux types distincts de curiosité ont été identifiés conformément au système cognitif humain. Sur ce principe, une architecture cognitive à deux niveaux a été proposée. Le bas-niveau repose sur le principe de la saillance perceptive, tandis que le haut-niveau réalise l'acquisition des connaissances par l'observation et l'interaction avec l'environnement. Cette thèse apporte les contributions suivantes : A) Un état de l'art sur l'acquisition autonome de connaissance. B) L'étude, la conception et la réalisation d'un système cognitif bas-niveau basé sur le principe de la curiosité perceptive. L'approche proposée repose sur la saillance visuelle réalisée grâce au développement d'un algorithme rapide et robuste permettant la détection et l'apprentissage d'objets saillants. C) La conception d'un système cognitif haut-niveau, basé sur une approche générique, permettant l'acquisition de connaissance à partir de l'observation et de l'interaction avec son environnent (y compris avec les êtres humains). Basé sur la curiosité épistémique, le système cognitif haut-niveau développé permet à une machine (par exemple un robot) de devenir l'acteur de son propre apprentissage. Une conséquence substantielle d'un tel système est la possibilité de conférer des capacités cognitives haut-niveau multimodales à des robots pour accroître leur autonomie dans un environnement réel (environnement humain). D) La mise en œuvre de la stratégie proposée dans le cadre de la robotique autonome. Les études et les validations expérimentales réalisées ont notamment confirmé que notre approche permet d'accroître l'autonomie des robots dans un environnement réel / The work accomplished in this thesis concerns development of an autonomous machine cognition system. The proposed solution reposes on the assumption that it is the curiosity which motivates a cognitive system to acquire new knowledge. Further, two distinct kinds of curiosity are identified in conformity to human cognitive system. On this I build a two level cognitive architecture. I identify its lower level with the perceptual saliency mechanism, while the higher level performs knowledge acquisition from observation and interaction with the environment. This thesis brings the following contribution: A) Investigation of the state of the art in autonomous knowledge acquisition. B) Realization of a lower cognitive level in the ensemble of the mentioned system, which is realizing the perceptual curiosity mechanism through a novel fast, real-world robust algorithm for salient object detection and learning. C) Realization of a higher cognitive level through a general framework for knowledge acquisition from observation and interaction with the environment including humans. Based on the epistemic curiosity, the high-level cognitive system enables a machine (e.g. a robot) to be itself the actor of its learning. An important consequence of this system is the possibility to confer high level multimodal cognitive capabilities to robots to increase their autonomy in real-world environment (human environment). D) Realization of the strategy proposed in the context of autonomous robotics. The studies and experimental validations done had confirmed notably that our approach allows increasing the autonomy of robots in real-world environment

Ce travail doctoral questionne le processus d’intégration des informations visuelles et gravito-inertielles à l’origine de comportements perceptivo-moteurs. Pour cela, nous avons manipulé l’orientation dans le plan sagittal d’une scène visuelle, du corps ou du vecteur gravito-inertiel, grâce à la rotation de cette scène ou du corps et par centrifugation. Nous avons mesuré les conséquences de ces modifications sur la capacité à localiser le corps ou une cible par le biais d’un mouvement de pointage manuel. Au cours de 3 expérimentations, nous avons manipulé un ensemble de facteurs associés au contexte de présentation des stimulations visuelles et gravito-inertielles (e.g., dynamique de rotation : rapide vs. lente), à la combinaison de ces stimulations (i.e., congruence vs. incongruence spatiale), au mode de réponse spatiale (i.e., tâche de détection de l’inclinaison, pointage discret ou continu) et aux caractéristiques individuelles (i.e., style perceptif). De façon générale, les études réalisées montrent que les règles de pondération sensorielle dépendent de l’interaction entre ces différents facteurs. Nous avons pu ainsi déterminer 2 grands types d’effets sur la pondération sensorielle : i) La non congruence spatiale entre les stimulations entraine une dominance relative des informations gravito-inertielles quelles que soient la tâche ou les caractéristiques de la scène visuelle ; ii) Par contraste, lorsque ces stimulations sont congruentes, les règles de pondération sensorielle dépendent de la tâche (i.e., perceptive vs. sensorimotrice). / This dissertation investigates the integration process of visual and gravitoinertial cues at the origin of perceptual-motor skills. To that aim, we manipulated sagittal orientation of a visual scene, the body and the gravitoinertial vector by means of scene and body rotations, as well as centrifugation. Self-orientation perception and target localization were analyzed during these modifications. In 3 experiments we modulated several factors associated with i) the presentation of visual and gravitoinertial stimulations (e.g., rotation dynamics: fast vs. slow), ii) the combination of these stimulations (i.e., spatial congruence vs. non-congruence), iii) the task (i.e., self-tilt detection, continuous and discrete arm pointing movements), iv) individual characteristics (i.e., perceptive style). Overall, we show that sensory integration rules depend on these interacting factors. Two global effects were revealed on sensory weighting: i) spatial non-congruence between stimulations induces relative gravitoinertial dominance, whatever the task or visual scene properties; ii) by contrast, spatial congruence between stimulations could be associated to sensory weighting rules which are task dependent (i.e., perceptive vs. sensorimotor).

Des anomalies du traitement des informations sensorielles sont observées dans l'autisme, notamment, les signaux dynamiques semblent trop rapides et/ou complexes pour être convenablement traités par les personnes avec TSA. Aussi, ralentir ces signaux (Gepner, 2001, 2005) pourrait les aider à les percevoir et faciliterait leur compréhension aux interactions sociales. Nous avons proposé des enfants avec TSA, âgés de 3 à 8 ans, pendant un an des séances hebdomadaires d'orthophonie impliquant l'utilisation d'un logiciel ralentissant le son et les images des vidéos (Logiral(TM)). Un groupe contrôle d'enfants avec TSA, bénéficiant de séances d'orthophonie mais sans l'utilisation de Logiral(TM), a également été constitué. Nous avons comparé l'évolution des compétences socio-communicatives des deux groupes ainsi que les comportements d'exploration visuelle lors de la présentation du visage d'une narratrice racontant une histoire. Nos résultats montrent une amélioration significative de la capacité à imiter et diminution des comportements inadaptés uniquement pour les enfants du groupe expérimental. Après un an d'utilisation de Logiral(TM), ces enfants regardent davantage le visage et ses caractéristiques internes (yeux et bouche). / Sensory processing abnormalities are observed in autism, in particular dynamic signals involved in interactions seem too fast and/or too complex to be adequately treated by people with ASD. Also, slow down the speed of these signals (Gepner, 2001, 2005; Gepner et al, 2001, 2002, 2005) could help them to perceive informations and could facilitate their understanding in social interactions. We proposed to children with ASD, aged from 3 to 8 years, speech therapy weekly for a year with the use of a software (Logiral(TM)) to slow down sound and pictures. A control group of children with ASD, receiving speech therapy without the use of Logiral (TM) was also set up. We compared the evolution of the social communication skills of the two groups and their visual exploration behavior during the presentation of the face of a narrator telling a story. Our results show a significant improvement in the ability to imitate and a decrease in inappropriate behaviors, and this, only for the children in the experimental group. After a year of using Logiral(TM), these children watch more facial and internal features (eyes and mouth) which is no observed for children in the control group.