Le prototypage est une étape essentielle du processus de design. Pendant les premières phases du processus de conception, les designers utilisent le prototypage rapide pour explorer diverses idées. Les outils et techniques actuels de prototypage se concentrent en particulier sur des représentations papier et donc destinées à être jetées. Or, alors que ces prototypes jetables peuvent être créés rapidement, ils se prêtent mal au processus d'itération. Je propose donc de créer des outils de prototypage rapide qui puissent efficacement supporter la création d'artéfacts à la fois jetables et réutilisables pour esquisser de nouvelles interactions dans les premières phases du processus de design. La première partie porte sur le prototypage vidéo. Les designers font face à deux écueils majeurs à l'utilisation de la vidéo en design d'interaction: le temps nécessaire pour filmer et celui nécessaire pour éditer. J’ai développé VideoClipper pour aider le processus de création de vidéo. Cet outil intègre une méthode de design itérative qui encourage la planification et permet une vraie flexibilité pendant la création de prototypes. Je présente les résultats d'une étude utilisateur informelle de trois semaines avec des étudiants en design d'interaction. Les résultats suggèrent que les participants passent moins de temps à capturer et éditer avec VideoClipper qu'avec les autres outils vidéos. En revanche, ils trouvent parfois difficile de créer des stop-motions pour représenter des interactions continues et de re-filmer de nouveaux segments lorsque le design évolue. J'ai ensuite crée Montage, un outil de prototypage vidéo qui permet aux designers de progressivement augmenter leurs prototypes papier avec des maquettes numériques pour faciliter la création, la réutilisation et l'exploration d'interactions dynamiques. Montage utilise l'incrustation vidéo pour découpler l'interface du prototype de son contexte d'utilisation, permettant aux designers de les réutiliser ou de les modifier indépendamment. Je décris comment Montage améliore le prototypage vidéo en combinant la vidéo avec des maquettes numériques animées et encourage l'exploration d'autres contextes d'utilisation tout en permettant le prototypage de styles d'interaction différents. La deuxième partie porte sur l’implémentation de prototypes interactifs. Les designers et développeurs professionnels ont souvent du mal à effectuer la transition de la représentation du design à son implémentation concrète. Avec N. Maudet, j'ai mené trois études sur la conception et l'implémentation d'interactions non-conventionnelles pour comprendre l'écart entre les processus, les outils et les représentations des designers et des développeurs. Nous avons découvert que les pratiques actuelles entraînent des redondances entre le travail des designers et celui des développeurs et des divergences entre le design et son implémentation. Nous identifions trois types de problèmes: l'omission de détails critiques, l'ignorance des cas extrêmes et la non prise en compte des limitations techniques. Je propose quatre principes de design pour créer des outils qui limitent ces problèmes. Ces principes sont utilisés pour créer Enact, un environnement interactif de prototypage d'interactions tactiles. Les résultats de deux études suggèrent que Enact aide les participants à détecter plus de cas extrêmes, augmente la participation des designers et offre de nouvelles possibilités de co-création. Ces trois outils de prototypage reposent sur les mêmes principes théoriques sous-jacent: réification, polymorphisme, réutilisation et substrats d'information. De même, les outils présentés mettent en œuvre une approche du prototypage que je nomme “Takeaway Prototyping” ou prototypage recyclable. Par contraste avec les prototypes jetables, les outils pour le prototypage recyclable permettent le design par énaction et réifient des artefacts de conception pour matérialiser la progression du design. / Prototyping is essential in any design process. During the early stages, designers rely on rapid prototyping to explore ideas. Current rapid prototyping tools and techniques focus on paper representations and their disposability. However, while these throwaway prototypes are quick to create they are difficult to iterate over. I argue that rapid prototyping tools can effectively support reusable as well as throwaway artifacts for sketching interaction in early-stage design. First, I investigate tools in the context of video prototyping. Designers experience two main barriers to use video in interaction design: the time to capture and edit the video artifacts. To aid during the capturing-phase of video prototyping I created VideoClipper. This tool embodies an integrated iterative design method that rewards discipline but permits flexibility for video prototyping. The tool provides a storyboard-style overview to organize multiple videos in story Lines. VideoClipper offers editable and reusable TitleCards, video capture for steady-state and rough stop-motion filming and the ability to recombine videos in new ways for redesign. I present informal user studies with interaction design students using VideoClipper in three design courses. Results suggest that participants spend less time capturing and editing in VideoClipper than with other video tools. However, many designers find tedious to create stop-motion videos for continuous interactions and to re-shoot clips as the design evolves. Participants continuously try to reduce re-shooting by reusing backgrounds or mixing different levels of fidelity. Inspired by this behavior, I created Montage, a prototyping tool for video prototyping that lets designers progressively augment paper prototypes with digital sketches, facilitating the creation, reuse and exploration of dynamic interactions. Montage uses chroma keying to decouple the prototyped interface from its context of use, letting designers reuse or change them independently. I describe how Montage enhances video prototyping by combining video with digital animated sketches, encourages the exploration of different contexts of use, and supports prototyping of different interaction styles. Second, I investigate how early designs start being implemented into interactive prototypes. Professional designers and developers often struggle when transitioning from the illustration of the design to the actual implementation of the system. In collaboration with Nolwenn Maudet, I conducted three studies that focused on the design and implementation of custom interactions to understand the mismatches between designers' and developers' processes, tools and representations. We find that current practices induce unnecessary rework and cause discrepancies between design and implementation and we identify three recurring types of breakdowns: omitting critical details, ignoring edge cases, and disregarding technical limitations. I propose four design principles to create tools that mitigate these problems: Provide multiple viewpoints, maintain a single source of truth, reveal the invisible and support design by enaction. We apply these principles to create Enact, an interactive live environment for prototyping touch-based interactions. We introduce two studies to assess Enact and to compare designer-developer collaboration with Enact versus current tools. Results suggest that Enact helps participants detect more edge cases, increases designers' participation and provides new opportunities for co-creation. These three prototyping tools rely on the same underlying theoretical principles: reification, polymorphism, reuse, and information substrates. Also, the presented tools outline a new prototyping approach that I call "Takeaway Prototyping". In contrast to throwaway prototypes, instead of emphasizing disposability, tools for "Takeaway Prototyping" support design by enaction and reify design artifacts to materialize the lessons learned.

La compréhension de situations complexes s'avère de plus en plus nécessaire, notamment dans les domaines militaires. En réponse à cette demande, le projet IMAGE, en cours à Recherche et Développement pour la Défense Canada - Valcartier, vise à développer un environnement interactif offrant des outils logiciels aidant à augmenter la vitesse et le niveau de compréhension de l'humain dans de telles situations. Il regroupe quatre grands modules : Scénarisation, Simulation, Exploration et Représentation. Le projet présenté dans ce mémoire a trait au développement d'un prototype pour la partie Exploration, qui regroupe principalement des outils de visualisation. Cette plateforme servira à des expérimentations en psychologie cognitive visant à mesurer l'augmentation de la compréhension offerte par ces outils. L'humain étant au centre de l'environnement développé, certaines théories qui lui sont reliées, touchant notamment la psychologie cognitive, les interfaces personne-machine ainsi que la visualisation d'information, sont d'abord présentées. Une revue de diverses plateformes logicielles existantes, susceptibles d'offrir des fonctionnalités intéressantes pour l'implémentation, est également effectuée. Suite à une évaluation plus approfondie des outils retenus ainsi que plusieurs tests avec ces derniers, une première problématique, ayant trait au transfert de multiples flots de données XML partant du module Simulation vers le module Exploration, est alors abordée; la création de l'application ImageDataServer s'ensuit, faisant usage du framework ACE pour la gestion de multiples connexions et le traitement de données en parallèle. Suite à cette réalisation, des premiers jets de représentations visuelles, basés sur un scénario tactique de convoi militaire, sont développés à partir des données de simulation de ce scénario transférées vers Eye-Sys, une application de visualisation générique. Une scène 3D montrant l'évolution spatiale et temporelle ainsi que les interactions entre les agents de la simulation, véhicules militaires, explosifs et insurgés, y est mise en action grâce à des données provenant d'une base de données MySQL. La vue est également synchronisée à une application de simulation interactive, Multichronia, servant de point de contrôle principal pour l'utilisateur. Une évaluation des performances du système et une discussion sur divers aspects de développement complètent ce mémoire.

Amener les robots à partager le même environnement que les humains apparaît l'évolution naturelle vers une robotique plus avancée, à mi-chemin entre la robotique industrielle d'aujourd'hui et les robots humanoïdes versatiles de demain. Cette éventuelle coexistence a le potentiel immense de produire un impact considérable sur plusieurs domaines liés à la vie de tous les jours tels que 1) la réhabilitation, où des thérapeutes et des robots pourront collaborer et offrir du soutien aux patients, 2) les dispositifs d'assistance robotique envers les personnes âgées ou handicapées, pour faciliter les tâches quotidiennes et 3) la chirurgie assistée. Outre ces trois domaines d'application, il est fort possible que l'impact le plus significatif de l'implantation d'un tel concept se fera au niveau du domaine manufacturier. Dans ce domaine, une synergie efficace entre l'humain et le robot peut être envisagée en combinant les formidables capacités humaines de raisonnement et d'adaptation face aux environnements non structurés avec l'inépuisable force d'un robot. Toutefois, la création d'une telle génération de robots coopératifs présente plusieurs défis, tant sur les plans mécaniques et sensoriels qu'au niveau de la commande. Cette thèse amène des réponses concrètes au défi que constitue la commande des robots destinés à interagir et coopérer avec les humains, proposant des solutions aux problèmes des mouvements coopératifs ou encore à la réaction aux collisions. Elle présente notamment une nouvelle méthode de commande basée sur l'analyse des intentions humaines en temps réel, permettant la production de mouvements coopératifs beaucoup plus intuitifs pour l'humain. Elle s'attaque aussi au problème de la stabilité du contrôleur, reconnu comme une difficulté inhérente aux robots évoluant en mouvement contraint. En effet, étant données les propriétés physiques variables de l'humain, telle la rigidité de ses bras, il est possible qu'un robot devienne instable subitement lorsque mis en contact direct avec celui-ci, engendrant ainsi d'évidents problèmes de sécurité. Au-delà des algorithmes de commande de haut niveau, cette thèse aborde de nouvelles techniques d'asservissement qui sont mieux adaptées à la mécanique particulière de ces robots. En effet, dans le but de coexister avec les humains sans risquer de les blesser, il est entendu que ces robots devront être conçus différemment, de manière à réduire leur impédance mécanique et leur capacité de transmettre de la puissance en cas de collision. Dans de telles circonstances, les régulateurs linéaires conventionnels seront bien peu efficaces dans le suivi des consignes demandées. La méthode introduite est une adaptation de la commande prédictive, bien connue dans l'industrie chimique, à la commande des manipulateurs.

La représentation de soi à l'écran se constitue des signes qui manifestent l'interaction de l'usager avec le dispositif interactif. Elle a pour caractéristique d'être interactive mais surtout agie. Ce pouvoir agissant ou performatif nécessite une approche de la représentation comme expérience d'interaction et énonciation. Une méthode d'analyse appliquée de l'expérience immersive et d'identification a ainsi été élaborée sous la forme d'une typologie phanérologique de l'agencement représentationnel conjuguant approches sociale, cognitive et sémiotique.

Chaque jour, des personnes en situation de perte d'autonomie, due à l'âge ou la maladie, bénéficient de l'aide de certains de leurs proches, leurs aidants familiaux, qui les accompagnent dans des gestes simples qui ne le sont plus pour eux. Ces dernières années, une prise de conscience dans la société du rôle et de la charge qui repose sur les aidants familiaux commence à s'imposer et pose la question de l'aide aux aidants eux-mêmes. Le soutien social apparaît comme une réponse pertinente dans ce contexte afin d'offrir un espace d'échange et d'écoute entre pairs traversant ou ayant traversé les mêmes difficultés. Le projet de recherche présenté dans cette thèse s'inscrit dans cette problématique d'aide aux aidants familiaux en proposant d'apporter une contribution de la recherche en informatique sur ces questions complexes. Notre projet vise à proposer des services utiles et utilisables pour les aidants dans l'optique de développer une activité de soutien social en ligne. Afin de développer ces services, nous avons travaillé à élaborer un cadre de conception interdisciplinaire afin de mobiliser des analyses réalisées dans différentes perspectives théoriques et méthodologiques de la recherche en sciences humaines et sociales. Aloa-aidants.fr est l'application issue de cette recherche et a été développée en coopération le réseau de santé RéGéMA. Notre recherche porte donc sur une problématique de conception ouvrant à des questions tant sur la démarche et ses conditions de mise en œuvre que sur le produit de cette démarche.

Nous proposons dans ce travail d'analyser le comportement des utilisateurs exploitant des données vidéo. Notre objectif est de contribuer à comprendre pourquoi et comment chacune des séquences vidéo est visionnée par les utilisateurs. Pour cela, nous présentons une approche qui combine usage intra-vidéo et usage inter-vidéo. Au niveau intra-vidéo, nous définissons le visionnage d'une vidéo comme unité de comportement. Au niveau inter-vidéo, nous introduisons la session (enchaînement des vidéos visionnées) comme unité de comportement. Un comportement intra-vidéo est modélisé par un modèle de Markov construit en utilisant les différentes actions réalisées lors des vision nages que nous regroupons à l'aide d'une nouvelle méthode de regroupement (K-models). Cette méthode est dérivée de la technique des K-moyennes adaptée à l'utilisation de modèles. Nous caractérisons ainsi plusieurs comportements type qui permettent d'estimer quelle fut l'utilité ou d'une séquence vidéo lors d'une session. Un comportement inter-vidéo est modélisé par une session. Cette session est une séquence ordonnée des vision nages des séquences vidéo. Pour regrouper ces sessions, nous proposons une technique de regroupement hiérarchique qui présente la particularité de traiter des classes représentées par plusieurs sous-séquences enrichies par les comportements intra-vidéo. Les résultats obtenus sur des ensembles de test permettent d'identifier les comportements observés et d'en tirer des suppositions sur la pertinence des vidéos. Nous proposons également un modèle d'intégration dans un moteur de recherche permettant de détecter les erreurs d'indexation et de proposer des recherches alternatives.

Nous proposons un modèle, basé sur un système de productions décrivant plusieurs dimensions du rendement lors de l'apprentissage et l'utilisation de procédures d'édition de texte. Des prédictions faites à partir de simulations furent testées dans deux expériences étudiant l'utilisation de procédures spécifiques et générales chez des novices. Plusieurs hypothèses concernant le temps d'exécution, la charge mentale, le transfert, l'oubli, l'utilisation des menus d'aide, l'effet de prograD1Descomplexes d'apprentissage, ainsi que les choix de procédures furent vérifiées. Les résultats montrent que les procédures spécifiques ne sont pas plus rapides à utiliser, que leur apprentissage ne favorise pas le transfert subséquent à des procédures générales, et qu'une utilisation soutenue de ces commandes doit être présente pour permettre l'observation d'un meilleur rendement. Parallèlement, nous proposons deux méthodologies pour la mesure de la charge mentale d'un utilisateur.

La perte de conjoints et d’amis, la réduction progressive de leur mobilité et l’éloignement de plus en plus fréquent des enfants, plongent souvent les personnes âgées dans un isolement qui peut générer des dépressions qui ont à leur tour un impact négatif sur la santé. Des études médicales ont même démontré que l’isolement social augmente le risque de mortalité des personnes âgées. Alors que de nombreux programmes de recherche s’intéressent à développer une variété de solutions technologiques liées à la fragilité physique et/ou cognitive des personnes âgées pour qu’ils puissent rester le plus longtemps possible à domicile, nous nous intéressons à leur fragilité sociale qui limite leurs capacités à rester en contact avec la société. Nous émettons l’hypothèse que les technologies de l’information ont un rôle important à jouer pour apporter une solution à l’isolement social des personnes âgées. Mais concevoir des services adaptés et s’assurer de leur appropriation restent des questions ouvertes, auxquelles nous tentons de proposer des réponses, à la fois au niveau méthodologique et instrumental. Nous présentons une démarche de conception de services pour les personnes âgées, qui s’appuie sur la participation des futurs utilisateurs dans le cadre d’un «Living Lab». Nous illustrons cette démarche grâce à notre participation à un projet européen dont l’objectif est de développer des applications de télévision sociale pour contribuer au développement des interactions sociales entre pairs / Encouraging seniors to stay at home as long as possible is associated with a higher risk of social isolation. Extensive researches have established the strong relationship between social isolation and health, considering social engagement as an important component influencing psychological well-being and self-esteem of elderly people. In other words, aging well at home cannot be reduced to the management of physical and cognitive frailties and technologies should also tackle the quality of life of the elderly by fostering their social interactions especially for those who are living alone. We postulate that ICTs could alleviate elderly loneliness, in order to cope with their social frailty. However, designing appropriate services and ensure their adoption by the elderly remain open questions, which we try to provide answers at both methodological and instrumental level. We propose an approach to design services for the elderly based on the participation of the future users as part of a "Living Lab". We illustrate this approach by our participation in a European project aiming at developing and evaluating Social TV services. The objective is to foster social interactions among peers to enhance or restore social ties, with the goal of increasing psychological well-being and self-esteem of the elderly living alone