Le développement du multimédia, des capacités de stockage et du matériel de numérisation permet de mettre à disposition sous une forme électronique un nombre toujours croissant de documents " matériels " (journaux, cartes, photographies, peintures, cahiers d'expérimentations, originaux d'œuvres littéraires, rapports, etc.). La numérisation, le stockage et la diffusion de ces matériaux sources ne posent aujourd'hui plus réellement problème. Néanmoins, il s'avère que les utilisateurs ont souvent des difficultés à exploiter ces documents en milieu informatique. Cet état de fait est la conséquence de plusieurs problèmes. Tout d'abord, peu d'outils logiciels permettent aux utilisateurs de réaliser les tâches qu'ils ont l'habitude d‘effectuer avec des documents papiers (annoter, comparer, associer des idées, etc.). Ensuite, l'accès à l'information dans un espace informationnel de vaste envergure s'avère être un problème non trivial. Les utilisateurs éprouvent des difficultés à trouver les données recherchées, à comprendre leur organisation et leurs relations, ainsi qu'à collecter et organiser celles jugées intéressantes afin de pouvoir les retrouver plus rapidement par la suite.<br />A cette problématique de l'utilisation des documents en milieu informatique, nous proposons deux approches complémentaires issues des domaines de l'interaction homme-machine et de la visualisation d'information.<br />La première approche repose sur le concept de lecture active qui vise à transformer le " lecteur " en " acteur " en lui permettant d'enrichir interactivement les documents qu'il est en train de lire par un ensemble de signes graphiques (surlignages, cerclages, etc.) et d'informations textuelles (notes, commentaires, etc.). L'idée consiste à permettre aux utilisateurs de construire leur propre système de repérage afin de faciliter la compréhension et la réutilisation des documents. Une attention particulière est portée à la manière d'associer ces méta-données " ajoutées " (que nous nommons, d'une manière générique, " annotations ") aux documents sources au moyen de liens hypertextes, ainsi qu'à leur codage informatique dans un format normalisé (dérivé de XML).<br />La seconde approche consiste à faciliter l'exploration d'espaces documentaires en exploitant les capacités perceptives et mémorielles humaines au moyen de techniques interactives de visualisation. Nous proposons tout d'abord un système de navigation qui repose sur un fort couplage entre vues globales et vues locales pour aider à trouver les documents. Les vues globales montrent l'organisation de l'espace d'information et en permettent un survol rapide. Elles sont utilisées pour atteindre des zones d'intérêts. Les vues locales présentent le contenu de plusieurs documents en contexte afin d'aider l'utilisateur à les comparer et à choisir celui qu'il va consulter. Nous proposons ensuite un environnement visuel de gestion de bookmarks dans le but de pouvoir retrouver le plus simplement possible les documents préalablement consultés. Les utilisateurs organisent leurs bookmarks de la même manière qu'ils le feraient avec un ensemble de documents papiers sur un bureau. Ils définissent interactivement leur propre organisation conceptuelle de l'espace documentaire en se basant sur des propriétés visuelles et spatiales. Ces propriétés aideront les utilisateurs à retrouver plus efficacement les documents sauvegardés par une stimulation de leurs capacités mémorielles.

Les fonds d'archives forment de grandes quantités de documents difficiles à interpréter automatiquement : les approches classiques imposent un lourd effort de conception, sans parvenir à empêcher la production d'erreurs qu'il faut corriger après les traitements. Face à ces limites, notre travail vise à améliorer la processus d'interprétation, en conservant un fonctionnement page par page, et en lui apportant des informations contextuelles extraites du fonds documentaire ou fournies par des opérateurs humains. Nous proposons une extension ciblée de la description d'une page qui permet la mise en place systématique d'échanges entre le processus d'interprétation et son environnement. Un mécanisme global itératif gère l'apport progressif d'informations contextuelles à ce processus, ce qui améliore l'interprétation. L'utilisation de ces nouveaux outils pour le traitement de documents du XVIIIe siècle a montré qu'il était facile d'intégrer nos propositions à un système existant, que sa conception restait simple, et que l'effort de correction pouvait être diminué.

Dans ce travail, nous explorons la faisabilité de doter les machines de la capacité de prédire, dans un contexte d'interaction homme-machine (IHM), l'émotion d'un utilisateur, ainsi que son intensité, de manière instantanée pour une grande variété de situations. Plus spécifiquement, une application a été développée, appelée machine émotionnelle, capable de «comprendre» la signification d'une situation en se basant sur le modèle théorique d'évaluation de l'émotion Ortony, Clore et Collins (OCC). Cette machine est apte, également, à prédire les réactions émotionnelles des utilisateurs, en combinant des versions améliorées des k plus proches voisins et des réseaux de neurones. Une procédure empirique a été réalisée pour l'acquisition des données. Ces dernières ont fourni une connaissance consistante aux algorithmes d'apprentissage choisis et ont permis de tester la performance de la machine. Les résultats obtenus montrent que la machine émotionnelle proposée est capable de produire de bonnes prédictions. Une telle réalisation pourrait encourager son utilisation future dans des domaines exploitant la reconnaissance automatique de l'émotion. / This work explores the feasibility of equipping computers with the ability to predict, in a context of a human computer interaction, the probable user’s emotion and its intensity for a wide variety of emotion-eliciting situations. More specifically, an online framework, the Emotional Machine, is developed enabling computers to «understand» situations using OCC model of emotion and to predict user’s reaction by combining refined versions of Artificial Neural Network and k Nearest Neighbours algorithms. An empirical procedure including a web-based anonymous questionnaire for data acquisition was designed to provide the chosen machine learning algorithms with a consistent knowledge and to test the application’s recognition performance. Results from the empirical investigation show that the proposed Emotional Machine is capable of producing accurate predictions. Such an achievement may encourage future using of our framework for automated emotion recognition in various application fields.

Les recherches sur l'assistance technique aux personnes handicapées se sont beaucoup développées ces dernières années. Le projet ARPH (Assistance Robotique aux Personnes Handicapées) du laboratoire IBISC, débuté en 1994, consiste en un bras manipulateur embarqué sur une base mobile pour l'assistance à la saisie et la manipulation d'objets à distance. Cette thèse aborde tout d'abord la commande du robot en s'appuyant sur un système multi-agents. Le robot étudié étant redondant (6 degrés de liberté pour le bras et 2 degrés de liberté pour la base mobile), le premier objectif est de proposer une commande valable même en cas de dysfonctionnement d'une ou plusieurs articulations. Le second objectif de cette commande est d'atteindre le but choisi par la personne en conservant, dans la mesure du possible, une posture du bras loin de ses singularités. Le système reste ainsi le plus manipulable possible à chaque instant. Les résultats ont été comparés avec une autre méthode multi-agent et une commande classique basée sur la notion de manipulabilité. La méthode proposée améliore notablement ceux obtenus par les deux autres. La conception d'un tel système, complexe et innovant, demande la mise en place d'une méthodologie. La norme ISO 13407 définit le processus de Conception Centrée sur l'Utilisateur (CCU) pour les systèmes interactifs. Elle est initialement destinée au développement d'interfaces logicielles. Le processus de conception mis en œuvre est itératif, ce qui le rend inutilisable pour des systèmes dits complexes car comprenant non seulement des composantes logicielles mais aussi des composantes matérielles (mécaniques, électroniques...). Les techniques de la réalité virtuelle ont été mises à contribution afin de rendre cette démarche de CCU opérante pour un système complexe (CCU-SC). Une modélisation virtuelle initiale du système permet une première série d'évaluations avec les utilisateurs finaux. Lorsqu'une partie du système est validée par les opérateurs, elle peut être développée réellement. On entre alors dans un cycle d'évaluation d'un système dit mixte car comprenant des parties réelles et des parties virtuelles. On utilise ici les techniques de la réalité mixée, de la virtualité augmentée à la réalité augmentée. Après plusieurs cycles de ce type, on aboutit à un système réel. Outre le processus de conception, la méthode fournit un simulateur du système réel. Ce dernier peut être exploité après la conception pour l'apprentissage par les futurs utilisateurs. Un simulateur du projet ARPH a été développé pendant cette thèse. Il a été évalué avec l'aide d'étudiants de psychologie expérimentale. Deux types d'évaluation ont permis à des utilisateurs handicapés et non handicapés de manipuler le système réel et le simulateur. La première série de tests a eu pour but d'évaluer le transfert d'habiletés entre simulateur et système réel. La deuxième série de tests avait pour objectif l'évaluation du robot d'assistance en situation écologique c'est-à-dire la plus proche possible d'une situation naturelle.

Les travaux pluridisciplinaires de cette thèse contribuent à deux domaines : l'Interaction Homme-Machine (IHM) et la Gérontechnologie, un nouveau domaine créé pour augmenter le développement des systèmes d'aide pour les personnes âgées. Nos travaux de recherche contribuent, principalement, à la conception participative et la réalisation ergonomique des systèmes interactifs pour des personnes âgées ayant un vieillissement réussi. Tout d'abord, pour la phase d'analyse des besoins, nous élaborons une définition de la fragilité et une identification des capacités et limitations de notre population cible. L'analyse des systèmes d'aide existants montre le besoin d'un système qui assure la communication et la sécurité pour ce type de population. Nous travaillons avec des personnes âgées et des professionnels afin de développer deux prototypes : ECOVIP et SYSPA. Le système ECOVIP, qui est le fruit principal de cette thèse est un système de communication sensible au contexte qui complète l' "Habitat Intelligent pour la Santé" du laboratoire TIMC-IMAG. Le système SYSPA permet quant à lui de sauvegarder les souvenirs sous formes de photos numériques et de commentaires correspondant aux différentes photos. A la fin de cette partie, nous présentons les avantages, les limites et les actions correctives de notre approche de conception. Nous élaborons aussi des directives ergonomiques pour des systèmes interactifs utilisables par des personnes âgées. Enfin, nous rapportons les résultats de deux séries d'expérimentations du système ECOVIP avec des personnes âgées normales et des personnes âgées atteintes de troubles cognitifs modérés.

Cette thèse a pour objectif l'amélioration des capacités communicatives des agents logiciels en interaction avec des humains. Dans ce but, nous proposons une méthodologie basée sur l'étude d'un corpus d'interactions Homme-Homme orientées vers la réalisation d'une tâche. Nous proposons un cadre qui s'appuie sur les jeux de dialogue afin de modéliser des motifs dialogiques observés. Nous illustrons la spécification de tels jeux depuis des motifs extraits en appliquant l'ensemble des étapes de noter méthodologie à un corpus. Les jeux spécifiés sont validés en montrant qu'ils décrivent de façon appropriée les motifs apparaissant dans le corpus de référence. Enfin, nous montrons l'intérêt interprétatif et génératif de notre modèle pour le fondement du comportement communicatif conventionnel d'un agent interagissant avec un humain. Nous implémentons ce modèle dans le module Dogma, exploitable par un agent dans un dialogue impliquant deux interlocuteurs.

Ce travail doctoral, centré sur l'étude des processus de contrôle d'un périphérique d'interaction de type joystick, poursuivait un double objectif. D'une part, ce travail visait à comprendre comment l'utilisateur d'un périphérique adapte son comportement pour faire face à l'ensemble des contraintes qu'il rencontre. En particulier, nous avons manipulé les contraintes relatives à la tâche à réaliser (l'indice de difficulté et le comportement de l'objet déplacé) et les propriétés physiques du périphérique. D'autre part, d'un point de vue appliqué, comprendre comment le comportement du sujet émerge d'un ensemble de contraintes nous renseigne sur la façon dont un contrôle plus intuitif des périphériques, et par la même une meilleure performance, peuvent être favorisés. Pour cela, un cadre d'analyse qui permet de manipuler l'ensemble des contraintes dans des conditions de contrôle qui se rapproche de situation réelle d'interaction (chirurgie vidéoassistée, aéronautique ou contrôle industriel) a été proposé. L'analyse comportementale à deux niveaux (niveau local et niveau global) qui est utilisée nécessitait l'intégration des concepts, moyens et méthodes des sciences comportementales (contrôle moteur) d'une part, et de la biomécanique d'autre part. Au regard des résultats obtenus, l'étude des processus de contrôle d'un périphérique d'interaction constitue une voie d'entrée sur une compréhension plus générale du comportement perceptivo-moteur. / This doctoral work focused on the study of the process involved in the control of a joystick-type device of interaction and had a double objective. First, this work was aimed to understand how the user of a device adapts its behavior to face a set of encountered constraints. In particular, the constraints inherent to the task (the index of difficulty and behavior of the object displaced) and the physical properties of the device (joystick or rotorcraft stick) have been manipulated. Second, understanding how the subject's behavior emerges from the influence of this set of constraints informed us about how we can access to a more intuitive control of the device and a better performance level. To achieve this goal, an analysis framework allowing the manipulation of all the constraints in conditions that are close to real situations of control (e.g. video-assisted surgery, aeronautics and industrial control) has been proposed. The behavioral analysis at two levels (local level and global level) that is used required the integration of concepts, means and methods from behavioral sciences (motor control) and from biomechanics. Taking all the results together, the study of the control process of a device of interaction allows a more general understanding of the perceptual-motor behavior.

Cette thèse étudie les problèmes de diagnostic itératif et propose des outilsd’aide au diagnostic interactif. Différents processus de diagnostic où des outils interactifs homme-automate sont utiles, sont présentés. Ces outils permettent de résoudre des difficultés liées à la représentation d’un grand nombre d’éléments d’un système, des difficultés liées à la représentation du comportement et du fonctionnement d’un système et des difficultés liées à l’explicitation de l’expertise. Nos travaux ont conduit à la conception de différents types d’outils interactifs d’aide au diagnostic. Le premier permet d’exploiter des représentations structuro-fonctionnelles pour construire et résoudre progressivement un problème de diagnostic.Le second outil interactif permet d’exploiter des modèles de comportement construit au fur et à mesure de la résolution d’un problème de diagnostic. Enfin, un dernier outil a étéproposé pour montrer qu’il est possible de prendre compte la connaissance implicite d’un expert dans la résolution de problème de diagnostic. Un problème de diagnostic est donc présenté comme un processus itératif avec des interactions homme-automate. / This PhD thesis studies the iterative diagnosis problems and provides thecomputer-aided diagnostic tool for interactive diagnosis. Different diagnosis processes wherethe tool to support human-machine interaction are useful, are presented. These tools help totackle difficulties related to the representation of a large number of elements in a system,difficulties related to the representation of the behavior functioning of a system and difficultiesencountered while expliciting the expertise. Our work led to the design of different interactivetools to support the diagnosis process. The first tool allows to exploit the structural-functionalmodeling to build and solve progressively a diagnosis problem. The second interactive toolallows to exploit the behavioral models built step by step in the diagnosis process and tosolve the diagnosis problem. The final tool was proposed to show that it is possible to takeinto account the implicit knowledge of an expert in order to solve the diagnosis problem.A diagnosis problem is therefore presented as an iterative process with human-machineinteractions.

Cette thèse porte sur la Conception Centrée Valeur (CCV) proposé par Gilbert Cockton dans le but d'aller au-delà de l'utilisabilité dans les systèmes interactifs. L'auteur propose un canevas pour la mise en oeuvre de la CCV. Cependant, les opérationnalisations restent partielles et sont réalisées par lui-même, d'où un manque de recul de la communauté vis-à-vis de la méthode. La thèse relate la conception centrée valeur de Cocoon, un système d'information mobile et sensible au contexte. Elle apporte des contributions à la fois sur les plans conceptuel et méthodologique. D'un point de vue conceptuel, elle introduit la taxonomie PIPE (Personnelle, Impersonnelle, Pérenne, Éphémère) pour la caractérisation de l'information. En outre, elle montre que les systèmes existants ne couvrent pas PIPE : ils sont surtout focalisés sur les informations impersonnelles. Alors, la thèse propose le concept d'arbre de vie et Cocoon. D'un point de vue méthodologique, la thèse apporte une compréhension meilleure de la notion de valeur. En outre, elle fournit un retour d'expérience sur la CCV accompagné de remarques et recommandations pour des mises en oeuvres futures plus performantes. Enfin, elle propose un canevas pour la construction des cartes de valeur et une stratégie pour l'estimation de la valeur. / The thesis deals with Worth Centered Design (WCD) introduced by Gilbert Cockton. The author also introduced a framework aimed to support the WCD operationalization. However, this framework has been operationalized only partially until now and by Gilbert Cockton himself. The thesis relates our WCD experience with Cocoon, a mobile and context-aware information system. The thesis contributions are both conceptual and methodological. From a conceptual point of view, we introduce the PIPE (Personal, Impersonal, Perennial, Ephemeral) taxonomy for information characterization and show that existing systems only partially covers the PIPE information space: they focus on impersonal information. This notice motivated us to propose the life tree concept and Cocoon. From a methodological point of view, we offer a feedback to the community on an interesting concept method as well as recommendations for more efficient operationalizations. In addition, we introduce a framework for worth maps construction and a strategy for worth assessment.

Prédiction des conflits dans le systèmes homme-machine. Le travail fait partie de la recherche consacrée à des problèmes d'interaction homme-machine et aux conflits entre l'homme et la machine qui pourrait découler de ces situations. / Conflict prediction in human-machine systems. The work is part of research devoted to problems of human-machine interaction and conflict between human and machine which may arise from such situations.