L'implémentation d'un système intégrant la Programmation sur Exemple (PsE) demande au développeur de mettre à disposition de l'utilisateur final des outils d'assistance lors de la réalisation des tâches. Pour le développeur, cela passe par la mise à disposition des différents services à partir de l'interface utilisateur de l'application. Le système doit donc fournir des interfaces particulières, car non seulement l'objectif fonctionnel de l'application ne doit pas changer, mais surtout parce que les techniques de la PsE doivent être naturellement intégrées. Un système de PsE est difficile à implanter, et pourtant, la plupart possèdent des éléments en commun parmi lesquels on trouve une représentation des actions utilisateur, un historique des actions, et parfois un algorithme d'apprentissage symbolique opérant sur l'historique. Nous favorisons la création d'un tel système en fournissant les outils nécessaires sous forme d'une boîte à outils par extension de Swing. Les développeurs peuvent bâtir, avec un minimum d'effort, des applications mettant en ?uvre les techniques de la PsE. Les principaux services de base ont été identifiés et définis : enregistrement des actions utilisateur, rejeu des actions et des techniques utilisables pour la mise en ?uvre d'applications types. Ils ont été prototypés à travers l'outil PbDToolkit, ouvrant la voie vers la simplification de la mise en ?uvre des applications de PsE. En utilisant PbDToolkit, il n'est pas nécessaire d'implémenter les fonctionnalités de base car toutes les opérations y sont déjà implémentées avec la liberté d'usage et d'exploitation offerte aux développeurs. PbDToolkit est instrumenté pour permettre de vérifier la conformité d'une IHM à son modèle de tâches. Le concept établit un lien entre les tâches élémentaires du modèle de tâches et les actions de l'IHM. Ainsi, à l'exécution, un scénario est généré suivant le format de scénario de l'environnement K-MADe, outil de modélisation utilisé.

Ce mémoire d'habilitation à diriger les recherches porte sur la perception et la compréhension conjointe de l'espace et du milieu par un robot cognitif autonome. Dans ce contexte, la démarche consiste ici à intégrer des percepts multiples et incertains à tous les niveaux de la perception à partir de capteurs visuels embarqués. Ces travaux se structurent en deux thèmes. Le premier thème se focalise sur la perception de l'espace pour la navigation autonome en milieu intérieur. Nos travaux antérieurs ont mis l'accent sur une méthodologie complète de détection, reconnaissance et localisation sur amers visuels validée par des expérimentations réelles sur le robot Diligent. Ces amers sont capturés automatiquement par le robot dans les différentes représentations métriques et topologiques de son environnement de travail. La navigation consiste alors à exploiter ces modèles pour se localiser métriquement ou qualitativement, sur la base de données visuelles, éventuellement télémétriques. À terme, ces représentations seront enrichies par des informations sémantiques capturées en interaction avec l'homme. Cet apprentissage supervisé, la perspective d'un robot sociable, nous ont amené à démarrer le second thème sur la perception par le robot de l'homme pour leur interaction. Nos travaux ont porté sur la détection, le suivi, la reconnaissance de l'homme par vision monoculaire couleur. Parmi ces fonctions, la problématique du suivi est centrale puisque la plupart des tâches robotiques coordonnées avec l'homme nécessite de caractériser la relation d'une plate-forme mobile aux agents humains a priori mobiles. Nous avons ainsi prototypé puis intégré plusieurs fonctions de suivi 2D ou 3D de tout ou partie des membres corporels de l'homme par le choix conjoint de stratégies de fusion de données visuelles et de filtrage particulaire répondant aux modalit és d'interaction envisagées pour le robot "guide" Rackham et le robot compagnon Jido. Les prospectives énoncées visent à l'interactio n de percepts relative à la perception simultanée par le robot de l'espace et/ou de l'homme. La problé- matique de l'intelligence ambiante, par l'ajout de robots anthropomorphes type humanoïde dans ces environnements humains, devrait infléchir ces travaux tout en recoupant certaines investigations passées ou actuelles.

Ces travaux de recherche doctorale s'inscrivent dans le domaine de l'Interaction Homme-Machine (IHM) en informatique ambiante avec, comme sujet d'étude, le couplage de ressources d'interaction. Coupler deux ressources, c'est l'action de les lier de manière à ce qu'elles opèrent conjointement pour fournir de nouveaux services. En réponse au foisonnement d'exemples et de techniques d'interaction ad hoc, cette étude propose une définition formelle de la notion de couplage, un cadre analytique ainsi qu'un intergiciel pour l'expérimentation. Le cadre d'analyse inclut d'une part, une taxonomie qui permet de comprendre l'espace problème et d'identifier des pistes de recherche encore inexplorées, et d'autre part des outils formels couvrant le cycle de vie d'un couplage, la composition de couplages, et les techniques d'interaction pour que l'utilisateur puisse façonner son espace interactif par le biais de couplages.

La plupart des logiciels interactifs font un usage intensif des systèmes de menus. Ceux-ci permettent de sélectionner des opérations variées mais n'offrent généralement pas de moyen de contrôler leur exécution. Un second interacteur doit alors être utilisé (typiquement une boîte de dialogue) ce qui impose une décomposition d'une action unique (du point de vue de l'utilisateur) en une suite d'interactions successives. Nous proposons un nouveau type de menu, appelé Control Menu, qui permet de fluidifier l'interaction en unifiant la sélection et le contrôle des opérations.<br />L'accès interactif aux bases de données et la navigation dans les espaces d'information de grande taille constituent des tâches primordiales pour de nombreuses applications. Or, les systèmes de visualisation posent souvent des problèmes de désorientation, les utilisateurs ayant fréquemment des difficultés à se localiser précisément dans l'espace d'information et à trouver les données recherchées. Cette thèse propose plusieurs techniques d'aide contextuelle pour remédier à ces problèmes dans le cadre des interfaces basées sur le concept de zoom sémantique (ou interfaces zoomables). <br />Le premier type d'aide, qui offre une vue " en profondeur " de l'espace d'information via une représentation hiérarchique, permet non seulement de faciliter la localisation de la position courante et des informations recherchées mais aussi d'accélérer la navigation. La seconde technique est basée sur la génération dynamique de vues transparentes et temporaires que les utilisateurs peuvent créer et contrôler en un seul geste. Ces vues interactives se superposent à la vue courante en y rajoutant des informations contextuelles ou historiques qui aident l'utilisateur à comprendre ce qui entoure le point de focus ou quel chemin a été effectué pour arriver à ce dernier. Ces aides contextuelles nécessitent un couplage étroit entre interaction et présentation, qui est obtenu en utilisant des Control Menus.

Les Systèmes Interactifs d'Aide à la Décision (SIAD) adaptés aux prises de décisions basées sur les connaissances sont au coeur de ces travaux. Un ensemble d'approches de développement (modèles, méthodes et architectures) provenant du génie logiciel, des IHM, des systèmes de connaissance, des systèmes à base<br />de composants et des SIAD n'ont pas semblé correspondre au développement de ces SIAD. Une Approche de DEveloppement de Système Interactif d'Aide à la Décision (ADESIAD) a été proposée. Elle a pour par-ticularité d'être centrée sur le décideur et d'utiliser des patrons pour formaliser et structurer la connaissance et définir les besoins en composants métier. SIADIF (Système Interactif d'Aide à la Décision en Investissement<br />dans une infrastructure Ferroviaire) a été développé suivant ADESIAD pour Réseau Ferré de France. Les premières évaluations de SIADIF ont permis de valider globalement ADESIAD. Les perspectives de recherche visant à faire évoluer ADESIAD terminent cette thèse.

Il existe de nos jours beaucoup d'environnements dits de CAO, conçus pour assister et accompagner le travail des concepteurs tout au long d'un projet. Pourtant, ces logiciels sont peu adaptés à la première phase d'un projet: la conception créative. En effet, leurs approches géométriques et excessivement directrices ignorent le caractère flou et itératif de la démarche du concepteur, appuyée par un outil figuratif essentiel: le croquis. Cette thèse s'inscrit dans un courant de travaux axés sur l'utilisation du dessin pour la réalisation de modèles numériques 3D, dans le but de fournir des outils informatiques de support à la conception créative. Mais au delà de l'interprétation de croquis, nous proposons une approche originale appliquée au domaine de la conception architecturale, reposant sur un environnement instrumenté: SVALABARD, une Table à dessin virtuelle, basée sur un paradigme de feuilles d'interaction, composant des périphériques d'entrée et des techniques d'interaction non-standard.<br />Toutefois, la faisabilité technique d'une telle approche a rapidement été compromise de par la rigidité et le manque d'extensibilité des outils actuels pour le développement d'interfaces. C'est pourquoi nous proposons aussi dans cette thèse un nouveau modèle d'architecture logicielle plus flexible et dynamique, qui, une fois réalisé dans la boîte à outils MAGGLITE, nous a permis de faciliter et d'encourager le prototypage et la réalisation d'interactions avancées.

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'Interaction Homme-Machine (IHM). Nous explorons trois thèmes de recherche : les IHM sur Supports Mobiles, les Collecticiels et les Systèmes Mixtes. Dans ce cadre, nous visons à définir, concevoir (conception ergonomique et logicielle) et comprendre l'usage des systèmes mixtes collaboratifs sur supports mobiles (SMCSM). Les contributions de cette thèse couvrent le cycle de vie des interfaces. Tout d'abord, pour la phase d'analyse des besoins, nous élaborons une définition et une caractérisation des SMCSM. Nous montrons ainsi que de tels systèmes ne sont pas qu'une simple juxtaposition des trois thèmes. Nous identifions alors un nouveau découpage espace-temps et la dynamique des liens entre les mondes physique et numérique. Ensuite, pour la phase de conception ergonomique, nous développons une démarche de conception basée sur les scénarios en collaboration avec des psychologues-ergonomes. Nous définissons une notation de conception afin de représenter les scénarios projetés, qui décrivent l'utilisation de la future interface. Puis, pour la phase de conception logicielle, nous décrivons un modèle d'architecture pour les SMCSM. Nous adaptons le modèle PAC-Amodeus aux les collecticiels en explicitant les traitements informatiques des données contextuelles (localisation, orientation, etc.). De plus, nous développons trois techniques d'interaction générales sur une plate-forme matérielle dédiée aux SMCSM. Enfin, nous réalisons deux SMCSM : MAGIC, un système dédié à la fouille archéologique et TROC, un jeu d'échange. Nous rapportons les résultats de deux séries d'expériences menées avec le système TROC.

L'ingenierie des Interfaces Homme-Machine s'est manifestee jusqu'ici par le developpement de modeles et d'outils d'aide a la construction d'interfaces utilisateur. Dans le processus iteratif de developpement des interfaces, l'evaluation est souvent negligee par les developpeurs ou reste le produit d'une demarche artisanale. Notre but est de fournir une aide automatique en vue d'une evaluation plus performante. Apres une revue de l'etat de l'art, nous proposons deux espaces taxonomiques qui permettent de situer les techniques d'evaluation actuelles et les modeles de taches possibles. Nous proposons ensuite EMA, un mecanisme d'analyse automatique pour l'evaluation ergonomique des interfaces utilisateur. L'analyse utilise trois sources d'information : une base de profils de comportement modelises sous forme de regles, une representation formelle de l'espace des taches realisables avec le logiciel teste, ainsi que les donnees comportementales enregistrees au cours des sessions d'utilisation du logiciel teste. EMA est aujourd'hui un detecteur d'anomalies. Il conviendra dans nos perspectives d'extension, d'en faire un critique explicatif, voire correctif.

Notre recherche se situe dans le domaine des "Environnements Interactifs d'Apprentissage par Ordinateur", et concerne plus spécialement la conception et la production de simulations pédagogiques. Cette thèse se propose d'aborder la définition de nouveaux environnements de production d'un point de vue pragmatique en partant de cas concrets rencontrés dans la formation professionnelle technique en milieu industriel. Le résultat essentiel de ce travail est la définition du modèle MARS (Modèle-Associations-Représentation-Scénario), cadre conceptuel permettant de structurer l'approche de conception. MARS propose trois espaces de travail dédiés à la spécification du modèle de simulation, du scénario pédagogique, de la représentation et un quatrième espace permettant l'intégration des différents résultats obtenus. La volonté de fournir des solutions opérationnelles nous a amené à définir un processus de développement basé sur le déroulement en parallèle des activités de conception organisées chacune selon un cycle de prototypage automatisé. Nous abordons également la définition des environnements de production en insistant, dans chaque espace de travail, sur l'importance des interfaces et des concepts manipulés par les concepteurs. Nous définissons l'architecture d'un environnement intégré adaptatif qui permet de proposer différents niveaux d'accès adaptés aux compétences des auteurs, au domaine technique étudié, au contexte de production, etc... Nous décrivons enfin un exemple d'environnement que nous avons développé pour TPEC, centre de formation de Hewlett-Packard. L'environnement MELISA proposé aux responsables de formation technique un ensemble de méthodes et outils pour créer, modifier ou adapter, rapidement et à moindre coût, leurs propres applications de simulation, et résoudre ainsi des problèmes non couverts par les techniques traditionnelles de formation.

Cette thèse traite de l'usage de la vision par ordinateur pour des situations d'interaction fortement couplée (IFC) entre l'Homme et la machine. Une interaction est fortement couplée sur un intervalle de temps donné lorsque les systèmes humain et artificiel sont engagés de manière continue dans l'accomplissement d'actions physiques mutuellement observables et dépendantes sur cet intervalle. Le déplacement d'un objet graphique avec la souris relève de l'IFC. Nous modélisons l'IFC sous la forme d'un système en boucle fermée constitué de deux sous-systèmes de type stimulus-réponse. Ce modèle permet d'identifier des requis applicables à la conception, à la réalisation ou à l'évaluation de dispositifs utilisables en IFC. En particulier, nous recommandons une latence inférieure à 50 ms., une résolution adaptée à la tâche utilisateur et la satisfaction de la stabilité statique. Nous considérons ensuite l'usage de la vision par ordinateur dans ce contexte. Une revue des deux approches dominantes du domaine, vision orientée modèle et vision par apparence, nous permet de justifier notre choix de la seconde dont les techniques, de plus faible complexité de calcul, sont susceptibles de satisfaire le requis de latence. Nous présentons ensuite les techniques de vision par ordinateur que nous avons réalisées en adoptant une approche résolument dirigée par la tâche utilisateur. Les deux derniers chapitres détaillent nos expérimentations à la fois techniques et ergonomiques avec la mise en ¦uvre de deux prototypes : le tableau magique et la fenêtre perceptuelle. Le premier utilise un suivi du doigt en vision par ordinateur pour la désignation d'inscriptions sur un tableau blanc physique amplifié de services électroniques. La fenêtre perceptuelle, quant à elle, utilise un suivi du visage comme nouveau flux d'entrée spatiale dans une interface graphique usuelle. Ce flux est utilisé pour la navigation dans une fenêtre.