This thesis investigates the design of sociable technologies and is divided into three main parts described below. In the first part, we introduce sociable technologies. We review our the definition of technology and propose categories of technologies according to the motivation underlying their design: improvement of control, improvement of communication or improvement of cooperation. Sociable technologies are then presented as an extension of techniques to improve cooperation. The design of sociable technologies are then discussed leading to the observation that acquisition of social common sense is a key challenge for designing sociable technologies. Finally, polite technologies are presented as an approach for acquiring social common sense. In the second part, we focus on the premises for the design of sociable technologies. A key aspect of social common sense is the ability to act appropriately in social situations. Associating appropriate behaviour with social situations is presented as a key method for implementing polite technologies. Reinforcement learning is proposed as a method for learning such associations and variation of this algorithm are experimentally evaluated. Learning the association between situation and behaviour relies on the strong assumption that mutual understanding of social situations can be achieved between technologies and people during interaction. We argue that in order to design sociable technologies, we must change the model of communication used by our technologies. We propose to replace the well-known code model of communication, with the ostensive-inferential model proposed by Sperber and Wilson. Hypotheses raised by this approach are evaluated in an experiment conducted in a smart environment, where, subjects by group of two or three are asked to collaborate with a smart environment in order to teach it how to behave in an automated meeting. A novel experimental methodology is presented: The Sorceress of Oz. The results collected from this experiment validate our hypothesis and provide insightful information for the design. We conclude by presenting, what we believe are, the premises for the design of sociable technologies. The final part of the thesis concerns an infrastructure for the design of sociable technologies. This infrastructure provides the support for three fundamental components. First, it provides the support for an inferential model of context. This inferential model of context is presented; a software architecture is proposed and evaluated in an experiment conducted in a smart-environment. Second, it provides the support for reasoning by analogy and introduces the concept of eigensituations. The advantage of this representation are discussed and evaluated in an experiment. Finally, it provides the support for ostensive-inferential communication and introduces the concept of ostensive interface. / This thesis investigates the design of sociable technologies and is divided into three main parts described below. In the first part, we introduce sociable technologies. We review our the definition of technology and propose categories of technologies according to the motivation underlying their design: improvement of control, improvement of communication or improvement of cooperation. Sociable technologies are then presented as an extension of techniques to improve cooperation. The design of sociable technologies are then discussed leading to the observation that acquisition of social common sense is a key challenge for designing sociable technologies. Finally, polite technologies are presented as an approach for acquiring social common sense. In the second part, we focus on the premises for the design of sociable technologies. A key aspect of social common sense is the ability to act appropriately in social situations. Associating appropriate behaviour with social situations is presented as a key method for implementing polite technologies. Reinforcement learning is proposed as a method for learning such associations and variation of this algorithm are experimentally evaluated. Learning the association between situation and behaviour relies on the strong assumption that mutual understanding of social situations can be achieved between technologies and people during interaction. We argue that in order to design sociable technologies, we must change the model of communication used by our technologies. We propose to replace the well-known code model of communication, with the ostensive-inferential model proposed by Sperber and Wilson. Hypotheses raised by this approach are evaluated in an experiment conducted in a smart environment, where, subjects by group of two or three are asked to collaborate with a smart environment in order to teach it how to behave in an automated meeting. A novel experimental methodology is presented: The Sorceress of Oz. The results collected from this experiment validate our hypothesis and provide insightful information for the design. We conclude by presenting, what we believe are, the premises for the design of sociable technologies. The final part of the thesis concerns an infrastructure for the design of sociable technologies. This infrastructure provides the support for three fundamental components. First, it provides the support for an inferential model of context. This inferential model of context is presented; a software architecture is proposed and evaluated in an experiment conducted in a smart-environment. Second, it provides the support for reasoning by analogy and introduces the concept of eigensituations. The advantage of this representation are discussed and evaluated in an experiment. Finally, it provides the support for ostensive-inferential communication and introduces the concept of ostensive interface.

La combinaison de l'internet des objets et des nouvelles technologies liées à l'énergie transforme le paysage de l'énergie dans la maison. Les installations de micro générateurs, dominées par les panneaux solaires photovoltaïques, sont en constante progression. C'est une opportunité pour la création et l'altération des comportements énergétiques. Cependant, ces transformations créent également un nouveau challenge que l'on appelle le « différentiel énergétique » à l'échelle de la maison : la consommation et la génération d'électricité des ménages sont désynchronisées. En effet, la génération locale est majoritairement incontrôlable et dépendante des conditions météorologiques alors que la consommation des ménages à tendance à se concentrer en soirée. Cette thèse vise à comprendre et supporter les pratiques de déplacement des consommations émergentes dans les ménages équipés de panneaux solaires photovoltaïques. En particulier, nous observons « Comment les outils numériques peuvent-ils tirer parti des pratiques de déplacement des consommations dans le contexte de micro génération domestique ? ». Pour adresser cette question nous avons combiné des approches empiriques et d'ingénierie, se renforçant et s'informant mutuellement les unes et les autres pour fournir une solution générale. Cela inclut la collection de données qualitatives et quantitatives, des analyses en collaboration avec les participants, des études longitudinales, des interviews, du co-design, des simulations et des tests en condition réelles. Tout au long de cette thèse, nous avons utilisé une méthodologie centrée sur l'utilisateur à chaque étape pour informer et valider la recherche en collaboration avec 38 ménages. A travers une investigation approfondi des routines telles que faire la lessive et se déplacer en voiture électrique, nous soulignons l'engagement naturel des ménages pour le déplacement des consommations. Cependant, cette activité se révèle complexe et fastidieuse. Nous révélons cette complexité à l'aide d'une analyse de donnée participative, une méthode élaborée afin d'analyser les données en collaboration avec les participants. Nous construisons une compréhension détaillée de la relation entre la génération d'électricité domestique et les routines du quotidien. Enfin, nous soulignons le besoin d'un support contextuel à travers le déploiement d'interventions sur le terrain. En perspective de la littérature, nous proposons un modèle conceptuel pour le support interactif de déplacement des consommations. / The combination of ubiquitous computing and emerging energy technologies is radically changing the home energy landscape. Domestic micro-generation, dominated by solar photovoltaic, is increasing at a rapid pace. This represents an opportunity for creating and altering energy behaviours. However, these transformations generate new challenges that we call the domestic energy gap: domestic electricity consumption and micro-generation are out of sync. Micro-generation is mainly uncontrollable production relying on weather while domestic energy consumption tends to happen mostly during the evening. This thesis focuses on understanding and supporting new domestic practices in the context of domestic solar electricity generation, looking at ‘Demand-Shifting’. Specifically, we look at how can digital tools leverage Demand-Shifting practices in the context of domestic micro-generation? Relying on a mixed-method approach, we provide a qualitative and quantitative answer with the collaboration of 38 participating households in several field studies including two spanning more than eight months. Through a deep investigation of laundry and electric mobility routines in the context of domestic micro-generation, we emphasised a natural engagement into Demand-Shifting which appeared as a complex and time-consuming task for participants which was not visible when we analysed their quantitative data. We revealed this complexity through Participatory Data Analyses, a method we designed to analyse the data in collaboration with the participating householders. This provided us with a comprehensive view of the relationship between domestic micro-generation and daily routines. Finally, we highlight the need for timely and contextual support through the deployment of interventions in-the-wild. Building on discussions of our findings in perspective of the literature, we propose a conceptual framework to support domestic interactive Demand-Shifting (iDS).

Les systèmes complexes, naturels et artificiels, ont reçu récemment une attention renouvelée : les systèmes naturels, notamment biologiques, du fait de la nécessité de les appréhender dans une démarche systémique ; les systèmes artificiels, du fait de la dématérialisation de l'ordinateur amorcée avec l'informatique ubiquitaire. L'art, de son côté, explore depuis toujours le détournement des dernières avancées scientifiques et technologiques pour la création d'oeuvres singulières. Le travail mené depuis dix ans se situe à la croisée de ces chemins, dans le cadre unificateur des systèmes multi-agents. Je me suis intéressé plus particulièrement à l'interaction homme-machine dans le contexte de l'informatique ambiante, dans l'idée d'une construction automatique et d'une régulation dynamique de systèmes d'interaction. Ce travail est alimenté par la recherche menée dans le cadre de la simulation à base d'agents, aussi bien du point de vue des concepts et outils développés, que du point de vue de l'inspiration tirée des mécanismes d'auto-organisation et de régulation des systèmes étudiés. L'art fournit quant à lui un cadre expérimental original par la mise en scène métaphorique, dans des performances numériques interactives, des situations étudiées.

La progression rapide de la technologie a donné lieu à un panorama riche et varié de dispositifs numériques : caméra, téléphones mobiles, GPS, tablettes tactiles, liseuses numériques, robots, télévisions, éléments de domotique... La majorité de ces appareils sont aujourd'hui connectés à Internet. Et en plus de leurs fonctionnalités principales, ils permettent à leur propriétaire de rester en contact avec " le monde " à l'aide de logiciels de communication, de personnages virtuels ou de robots. Tous ces dispositifs numériques fonctionnent indépendamment les uns des autres. La question qui se pose est de savoir si ces dispositifs numériques doivent être coordonnés afin de partager certaines informations et effectuer certaines actions ensembles. Cette collaboration entre les dispositifs numériques est gérée par le Compagnon Artificiel qui est en contact permanent avec un utilisateur par les biais des divers dispositifs numériques. Une architecture modulaire ArCo permettant de mettre en place un Compagnon Artificiel a été réalisée dans le cadre de ce travail. Les dispositifs numériques sont gérés par des modules spécifiques, créés grâce à un cadriciel MICE (Machines Interaction Control in their Environment). L'utilisateur final du système peut programmer des scenarii d'interaction, qui indiquent les actions que doivent effectuer les dispositifs numériques, grâce à une interface de programmation visuelle AmbiProg. Chaque scénario est interprété par un module AmbiLive. Les conflits d'accès aux dispositifs numériques sont gérés par un module AmbiCop. Un ensemble d'évaluations a permis de valider expérimentalement l'architecture ArCo et de répondre à des problématiques d'interaction homme-machine.

L'hétérogénéité et l'énergie sont deux considérations fondamentales pour les environnements informatiques ubiquitaires. Dans cette thèse, nous présentons notre approche pour gérer l'hétérogénéité et pour économiser l'énergie via des canevas de programmation intégrés. Pour gérer l'hétérogénéité, nous proposons une méthodologie et un support de programmation qui vise à faire communiquer les différentes entités de l’environnement ubiquitaire en utilisant le protocole SIP considéré alors comme un bus logique universel de communication. Nous avons intégré ce bus SIP dans le langage de description d’architecture DiaSpec développé par notre équipe Phoenix. Concernant la consommation d’énergie, nous proposons une méthodologie qui utilise les techniques d’offloading et de compression de données pour minimiser la consommation d'énergie des applications mobiles. Nous avons ainsi construit une stratégie d’aide à la conception au travers d’un outil qui permet de déterminer le meilleur mode d’exécution pour une tâche donnée que nous proposons d’intégrer dans le langage de description DiaSpec. / The topics of heterogeneity and energy are two fundamental considerations for pervasive computing environments. Inthis thesis, we describe our approach to manage heterogeneity and to handle energy concerns via a high-level programming framework.To manage heterogeneity, we describe a methodology and a programming support that use the SIP protocol as a universal communication bus in pervasive computing environments. Ourwork enables homogeneous communications between heterogeneous distributed entities. In doing so, we integrate the SIP communication bus into our programming framework. We rely on adeclarative language named DiaSpec to describe the architecture of pervasive applications. This description is passed to a generator for producing a Java programming framework dedicated to the application area. We leverage the generated framework with SIP adaptations to raise the abstraction level of SIP operations.We then present a classification of a wide variety of entities interms of features, capabilities and network connectors. Based on this classification, a methodology and a programming supportare described for connecting entities on the SIP communication bus. This work has been validated by applications using theSIP communication bus to coordinate widely varying entities,including serial-based sensors (RS232, 1-Wire), ZigBee devices,X10 devices, PDA, native SIP entities, and software components.Regarding the energy concerns, we describe a methodology that uses two strategies, namely computation offloading and data compression, to minimize energy cost of mobile applications.In doing so, we present an execution and transfer model for atask of a mobile application and define its five different stubs forthree program execution and data transfer modes. Based on this model and our two strategies, we construct a strategy scheme to determine the most efficient stub in terms of energy consumption.We then design the OffDeci tool, using this strategy scheme, toprovide energy feedback for the developer and to analyze thebalance between local and remote computing with consideration of data compression. Our experimental study demonstrates thefeasibility of the strategy scheme of our approach. Finally, weextend DiaSpec with declarations dedicated to manage energy concerns during the application design phase. We sketched the integration of this energy-handling declaration and OffDeci intoour high-level programming framework. This integration permitsto determine the best stub of a declared DiaSpec component interms of its energy cost.

Cette thèse s’inscrit dans le domaine de l’intelligence ambiante et de l’interaction homme-machine. Elle a pour thème la génération d’interfaces homme-machine adaptées au contexte d’interaction dans les environnements ambiants. Les travaux de recherche présentés traitent des problèmes rencontrés lors de la conception d’IHM dans l'ambiant et notamment de la réutilisation de techniques d’interaction multimodales et multi-périphériques. Ce travail se divise en trois phases. La première est une étude des problématiques de l’IHM spécifiques à l’Ambiant et des architectures logicielles adaptées à ce cadre théorique. Cette étude permet d’établir les limites des approches actuelles et de proposer, dans la seconde phase, une nouvelle approche pour la conception d’IHM ambiante appelée DAME. Cette approche repose sur l’association automatique de composants logiciels qui construisent dynamiquement une IHM. Nous proposons deux modèles complémentaires qui permettent de décrire les caractéristiques ergonomiques et architecturales des composants. La conception de ces derniers est guidée par une architecture logicielle composée de plusieurs couches qui permet d’identifier les différents niveaux d’abstraction réutilisables d’un langage d’interaction. Un troisième modèle, appelé modèle comportemental, permet de spécifier des recommandations quant à l’instanciation de ces composants. Nous proposons un algorithme permettant de générer des IHM adaptées au contexte et d’évaluer la qualité de celles-ci par rapport aux recommandations du modèle comportemental. Dans la troisième phase, nous avons implémenté une plateforme réalisant la vision soutenue par DAME. Cette implémentation est confrontée aux utilisateurs finaux dans une expérience de validation qualitative. De ces travaux ressortent des résultats encourageants, ouvrant la discussion sur de nouvelles perspectives de recherche dans le cadre de l’IHM en informatique ambiante. / This thesis deals with ambient intelligence and the design of Human-Computer Interaction (HCI). It studies the automatic generation of user interfaces that are adapted to the interaction context in ambient environments. This problem raises design issues that are specific to ambient HCI, particularly in the reuse of multimodal and multidevice interaction techniques. The present work falls into three parts. The first part is an analysis of state-of-the-art software architectures designed to solve those issues. This analysis outlines the limits of current approaches and enables us to propose, in the second part, a new approach for the design of ambient HCI called DAME. This approach relies on the automatic and dynamic association of software components that build a user interface. We propose and define two complementary models that allow the description of ergonomic and architectural properties of the software components. The design of such components is organized in a layered architecture that identifies reusable levels of abstraction of an interaction language. A third model, called behavioural model, allows the specification of recommendations about the runtime instantiation of components. We propose an algorithm that allows the generation of context-adapted user interfaces and the evaluation of their quality according to the recommendations issued from the behavioural model. In the third part, we detail our implementation of a platform that implements the DAME approach. This implementation is used in a qualitative experiment that involves end-users. Encouraging preliminary results have been obtained and open new perspectives on multi-devices and multimodal HCI in ambient computing.

Depuis de nombreuses années, plusieurs communautés telles que IMS (Intelligent Manufacturing Systems), HMS (Holonic Manufacturing System) ont suggéré l'utilisation de produits intelligents pour rendre les systèmes adaptables et adaptatifs et ont montré les bénéfices pouvant être réalisés, tant au niveau économique, qu'au niveau de la traçabilité des produits, qu'au niveau du partage des informations ou encore de l'optimisation des procédés de fabrication. Cependant, un grand nombre de questions restent ouvertes comme la collecte des informations liées au produit, leur stockage à travers la chaîne logistique, ou encore la dissémination et la gestion de ces informations tout au long de leur cycle de vie. La contribution de cette thèse consiste en la définition d'un cadre de dissémination des informations relatives au produit durant l'ensemble de son cycle de vie. Ce cadre de dissémination est associé à un nouveau paradigme qui change radicalement la manière de voir le produit et la matière. Ce nouveau concept consiste à donner la faculté au produit d'être intrinséquement et intégralement "communicant". Le cadre de dissémination des informations proposé offre la possibilité à l'utilisateur d'embarquer des informations sensibles au contexte d'utilisation du produit communicant. Outre la définition du processus de dissémination des informations, cette thèse offre un aperçu des champs de recherche, tant scientifiques que technologiques, à investiguer à l'avenir concernant le concept de "matière communicante" / Over the last decade, communities involved with intelligent-manufacturing systems (IMS - Intelligent Manufacturing Systems, HMS - Holonic Manufacturing System) have demonstrated that systems that integrate intelligent products can be more efficient, flexible and adaptable. Intelligent products may prove to be beneficial economically, to deal with product traceability and information sharing along the product lifecycle. Nevertheless, there are still some open questions such as the specification of what information should be gathered, stored and distributed and how it should be managed during the lifecycle of the product. The contribution of this thesis is to define a process for disseminating information related to the product over its lifecycle. This process is combined with a new paradigm, which changes drastically the way we view the material. This concept aims to give the ability for the material to be intrinsically and wholly "communicating". The data dissemination process allow users to store context-sensitive information on communicating product. In addition to the data dissemination process, this thesis gives insight into the technological and scientific research fields inherent to the concept of "communicating material", which remain to be explored

L’identification par radiofréquence, RFID, est une technologie qui transforme la façon dont les gouvernements identifient leurs citoyens, dont les entreprises tracent leurs produits et surveillent le comportement des consommateurs, et la manière dont les individus s’identifient et effectuent des transactions commerciales et sociales. Les étiquettes, ou « tags » RFID, existent sous plusieurs formes : elles peuvent être aussi petites qu’un grain de riz et aussi épaisse qu’une feuille de papier. Lors d’une lecture par un lecteur RFID, l’objet à qui le tag est assigné, peut être identifié. Contrairement au système de code à barres, la communication entre les tags et lecteurs ne dépend pas d’une ligne directe de visibilité. Les tags RFID peuvent être donc incorporés dans virtuellement tous les biens de consommation. Dans cette thèse, nous explorons le jour où la RFID sera omniprésente (ubiquitous). Nous soutenons qu’au sein de cette ère d’ubiquitous RFID (uRFID) qui s’ouvre à nous, la traçabilité humaine dans les arènes des citoyens et des consommateurs fleurira. Pour assurer une transition en douceur, nous proposons un modèle conceptuel constitué de quatre constructions théoriques pouvant influencer de manière favorable l’usage par le public des environnements uRFID. Ces constructions sont l’intimité/la vie privée (privacy), la sensibilisation (awareness), la maîtrise (control) et la confiance (trust) (ou PACT). Nous postulons que si les opérateurs, les ingénieurs, les gouvernements et les industriels font preuve d’éthique et de sérieux pour intégrer ces constructions au sein des systèmes RFID, alors l’approbation par le public suivra. / Radio Frequency Identification, or RFID, is a technology that is transforming the way governments identify citizens, companies track products and monitor the behavior of consumers, and the way individuals carry out identification processes and commercial and social transactions. RFID tags come in a host of form factors : they can be as small as a grain of rice and as flat as a sheet of paper. When read by an RFID interrogator (or reader), the asset to which the tag is assigned can be identified. Unlike barcode systems, the communication process between RFID tags and readers do not require a direct line-of-sight; as a result, RFID tags can be embedded in clothing, signage, identification credentials, and virtually all consumer goods in existence. In this thesis, we speak of environments in which RFID technology will be ubiquitous, akin to the state of the printed barcode today. We argue that in this period of ubiquitous RFID (or uRFID), human monitoring in consumer and citizen arenas will flourish. If not properly integrated, several risks could affect both the end-user and the RFID operator. Herein, we propose a conceptual model consisting of four theoretical constructs that we believe could favorably influence end-users to accept uRFID environments. We refer to these constructs as PACT; that is, privacy, awareness, control and trust. We hold that if RFID operators, system designers, government and industry make a conscious, ethical, and active effort to integrate these constructs in RFID systems, public acceptance will follow.

Depuis de nombreuses années, plusieurs communautés telles que IMS (Intelligent Manufacturing Systems), HMS (Holonic Manufacturing System) ont suggéré l'utilisation de produits intelligents pour rendre les systèmes adaptables et adaptatifs et ont montré les bénéfices pouvant être réalisés, tant au niveau économique, qu'au niveau de la traçabilité des produits, qu'au niveau du partage des informations ou encore de l'optimisation des procédés de fabrication. Cependant, un grand nombre de questions restent ouvertes comme la collecte des informations liées au produit, leur stockage à travers la chaîne logistique, ou encore la dissémination et la gestion de ces informations tout au long de leur cycle de vie. La contribution de cette thèse est la définition d'un cadre de dissémination des informations relatives au produit durant l'ensemble de son cycle de vie. Ce cadre de dissémination est associé à un nouveau paradigme qui change radicalement la manière de voir le produit et la matière. Ce nouveau concept consiste à donner la faculté au produit d'être intrinsèquement et intégralement communicant. Le cadre de dissémination des informations offre la possibilité à l'utilisateur d'embarquer des informations sensibles au contexte d'utilisation du produit communicant. Outre la définition du processus de dissémination des informations, cette thèse offre un aperçu des champs de recherche, tant scientifiques que technologiques, à investiguer par l'avenir concernant le concept de matière communicante.

La moyenne d'âge de la population des pays industriels augmente régulièrement. Les personnes âgées vivant seules sont de plus en plus nombreuses, soit parce qu'elles préfèrent vivre de manière autonome, soit par manque de place dans les institutions spécialisées. Il faut donc trouver des solutions leur permettant de continuer à rester chez elles de manière confortable et sûre. Les habitats intelligents peuvent constituer une de ces solutions. Un des plus grands défis dans l'Assistance à la Vie Autonome (AVA) est de concevoir des habitats intelligents pour la santé qui anticipent les besoins de leurs habitants tout en maintenant leur sécurité et leur confort. Il est donc essentiel de faciliter l'interaction avec l'habitat intelligent grâce à des systèmes qui réagissent naturellement aux commandes vocales, en utilisant des microphones et pas des interfaces tactiles. Ce mémoire définit le concept de maison intelligente et présente quelques projets intéressants. Il précise ensuite de quelle manière l'assistance à domicile peut tirer parti de ce concept en s'appuyant sur l'analyse sonore. L'acceptabilité d'une interface vocale dans le cadre de l'habitat intelligent a été étudiée grâce à une expérience qui a montré quels étaient les souhaits, les attentes et les craintes des utilisateurs âgés, de leurs familles, et des travailleurs sociaux. L'analyse audio dans la maison intelligente étant un domaine de recherche encore peu exploré, l'intérêt et la manière d'analyser les informations sonores dans un habitat intelligent sont ensuite abordés par une expérience qui a permis de mettre en évidence les défis et les verrous technologiques qui devront être levés pour pouvoir utiliser les informations sonores en complément des autres modalités, et, dans le cas de la parole, la reconnaissance en conditions d'enregistre- ment distant. Une solution pratique mettant en œuvre plusieurs microphones est ensuite présentée. Le but envisagé est la réalisation d'un système de commande vocale mettant l'utilisateur en mesure de piloter son environnement non seulement par les interrupteurs et télécommandes classiques, mais aussi par la voix. L'intérêt de l'information audio combinée à celle des capteurs domotiques est ensuite mis en évidence au travers d'une analyse multimodale permettant de localiser une personne dans un habitat intelligent ou de déterminer son activité. La localisation est nécessaire, par exemple pour avoir connaissance du contexte dans lequel un ordre domotique a été donné. L'activité peut être utilisée pour observer une évolution des habitudes de la personne pour aider à un diagnostic. Pour finir, le mémoire présente les perspectives de recherche et les projets à venir de l'auteur. Il est accompagné de la reproduction de 4 communications scientifiques publiées dans des congrès sélectifs à comité de lecture.