La présente recherche est constituée de deux études. Dans l’étude 1, il s’agit d’améliorer la validité écologique des travaux sur la reconnaissance émotionnelle faciale (REF) en procédant à la validation de stimuli qui permettront d’étudier cette question en réalité virtuelle. L’étude 2 vise à documenter la relation entre le niveau de psychopathie et la performance à une tâche de REF au sein d’un échantillon de la population générale. Pour ce faire, nous avons créé des personnages virtuels animés de différentes origines ethniques exprimant les six émotions fondamentales à différents niveaux d’intensité. Les stimuli, sous forme statique et dynamique, ont été évalués par des étudiants universitaires. Les résultats de l’étude 1 indiquent que les stimuli virtuels, en plus de comporter plusieurs traits distinctifs, constituent un ensemble valide pour étudier la REF. L’étude 2 a permis de constater qu’un score plus élevé à l’échelle de psychopathie, spécifiquement à la facette de l’affect plat, est associé à une plus grande sensibilité aux expressions émotionnelles, particulièrement pour la tristesse. Inversement, un niveau élevé de tendances criminelles est, pour sa part, associé à une certaine insensibilité générale et à un déficit spécifique pour le dégoût. Ces résultats sont spécifiques aux participants masculins. Les données s’inscrivent dans une perspective évolutive de la psychopathie. L’étude met en évidence l’importance d’étudier l’influence respective des facettes de la personnalité psychopathique, ce même dans des populations non-cliniques. De plus, elle souligne la manifestation différentielle des tendances psychopathiques chez les hommes et chez les femmes. / The current research consists of two studies. In study 1, the goal is to increase ecological validity of studies on facial recognition, by validating and comparing a set of synthetic characters we created with the empirically validated Pictures of Facial Affect. Further, these stimuli would provide a method to assess facial expression recognition in immersive virtual environments. Study 2 aims to further understand the relationship between psychopathy and emotional information processing using dynamic emotions in a community sample. To accomplish this, we created dynamic characters displaying the six basic emotions at different intensity levels. The stimuli were evaluated by undergraduate students. Findings provide empirical support for the validity of the facial expressions we created, which possess distinguishing attributes and are of particular utility in regard to emotion research. In study 2, results suggest that a higher score on Factor 1, specifically the callous affect subscale, is associated with a greater sensitivity to emotional expressions, in particular sadness expressions. In addition, high levels of criminal tendencies are associated with poorer performance on the task and a specific impairment in the recognition of disgust. These results are specific to male participants. Data supports the conceptualisation of psychopathy as a life-history strategy. The study also highlights the influence of the distinct facets of psychopathy in facial affect recognition and the differential manifestation of psychopathic personality between men and women.

L'interface cerveau-ordinateur (ICO) décode les signaux électriques du cerveau requise par l’électroencéphalographie et transforme ces signaux en commande pour contrôler un appareil ou un logiciel. Un nombre limité de tâches mentales ont été détectés et classifier par différents groupes de recherche. D’autres types de contrôle, par exemple l’exécution d'un mouvement du pied, réel ou imaginaire, peut modifier les ondes cérébrales du cortex moteur. Nous avons utilisé un ICO pour déterminer si nous pouvions faire une classification entre la navigation de type marche avant et arrière, en temps réel et en temps différé, en utilisant différentes méthodes. Dix personnes en bonne santé ont participé à l’expérience sur les ICO dans un tunnel virtuel. L’expérience fut a était divisé en deux séances (48 min chaque). Chaque séance comprenait 320 essais. On a demandé au sujets d’imaginer un déplacement avant ou arrière dans le tunnel virtuel de façon aléatoire d’après une commande écrite sur l'écran. Les essais ont été menés avec feedback. Trois électrodes ont été montées sur le scalp, vis-à-vis du cortex moteur. Durant la 1re séance, la classification des deux taches (navigation avant et arrière) a été réalisée par les méthodes de puissance de bande, de représentation temporel-fréquence, des modèles autorégressifs et des rapports d’asymétrie du rythme β avec classificateurs d’analyse discriminante linéaire et SVM. Les seuils ont été calculés en temps différé pour former des signaux de contrôle qui ont été utilisés en temps réel durant la 2e séance afin d’initier, par les ondes cérébrales de l'utilisateur, le déplacement du tunnel virtuel dans le sens demandé. Après 96 min d'entrainement, la méthode « online biofeedback » de la puissance de bande a atteint une précision de classification moyenne de 76 %, et la classification en temps différé avec les rapports d’asymétrie et puissance de bande, a atteint une précision de classification d’environ 80 %. / A Brain-Computer Interface (BCI) decodes the brain signals representing a desire to do something, and transforms those signals into a control command. However, only a limited number of mental tasks have been previously detected and classified. Performing a real or imaginary navigation movement can similarly change the brainwaves over the motor cortex. We used an ERS-BCI to see if we can classify between movements in forward and backward direction offline and then online using different methods. Ten healthy people participated in BCI experiments comprised two-sessions (48 min each) in a virtual environment tunnel. Each session consisted of 320 trials where subjects were asked to imagine themselves moving in the tunnel in a forward or backward motion after a randomly presented (forward versus backward) command on the screen. Three EEG electrodes were mounted bilaterally on the scalp over the motor cortex. Trials were conducted with feedback. In session 1, Band Power method, Time-frequency representation, Autoregressive models and asymmetry ratio were used in the β rhythm range with a Linear-Discriminant-analysis classifier and a Support Vector Machine classifier to discriminate between the two mental tasks. Thresholds for both tasks were computed offline and then used to form control signals that were used online in session 2 to trigger the virtual tunnel to move in the direction requested by the user's brain signals. After 96 min of training, the online band-power biofeedback training achieved an average classification precision of 76 %, whereas the offline classification with asymmetrical ratio and band-power achieved an average classification precision of 80%.

Héritière de la tradition fantastique borgésienne, imprégnée d’une réalité composée de mythes précolombiens et des résidus industriels de la modernité, et développée à l’ère de la mondialisation, du post-modernisme, des jeux vidéos, du cinéma numérique et d’animation, la tendance cyberpunk latino-américaine est cultivée du Mexique jusqu’en Argentine, en passant par Cuba et d’autres pays souvent méconnus dans le monde de la science-fiction comme le Paraguay et la Bolivie. Pressenti dans les œuvres de certains écrivains canoniques comme Ricardo Piglia, Carmen Boullosa ou Edmundo Paz-Soldán, le cyberpunk se manifeste avec force dans l’écriture de jeunes artistes interdisciplinaires et de collaborateurs assidus des fanzines. Cette adaptation du sous-genre dans un continent où la référence reste encore le réel merveilleux et le réalisme magique, malgré l’apport des générations plus récentes comme celle de « McOndo » ou celle du « Crack », essaie d’élaborer une série de réponses aux questions issues de la conjoncture historique et artistique dans laquelle nous vivons : comment situer l’identité latino-américaine dans la nouvelle cartographie culturelle mondiale à travers une littérature qui cherche à se renouveler par rapport au canon littéraire et à la marginalité de son propre genre? Quelles sont les stratégies d’assimilation et de résistance qu’adoptent des jeunes auteurs latino-américains devant le cyberpunk anglo-américain littéraire et cinématographique? Peut-on parler d’un impact esthétique et philosophique du cyberpunk sur la culture latino-américaine, perçue habituellement comme une consommatrice passive de ces produits culturels et non comme une productrice? Ce travail cherche à parcourir l’ensemble de ces questions à partir d’une réflexion sur les principaux dispositifs constitutifs du cyberpunk – la dystopie et la virtualité – dans les discours (post)identitaires en Amérique Latine. Représentation presque mimétique de l’espace socioculturel et historique latino-américain à travers la violence et la répression politique, militaire, ethnique ou sexuelle, la dystopie est un moyen d’articuler certaines figures spatiales aux mythes nationaux et à la politique identitaire dans le contexte de la mondialisation. Cette dernière réalité socioculturelle, ainsi que l’idéologie esthétique que véhicule celle-ci à travers le cyberpunk, crée un conflit avec ces discours identitaires nationaux, conflit qui est accentué ou dissous par la représentation de la réalité virtuelle. La réalité virtuelle, comprise ici comme la direction que le récit prend pour défaire ou consolider la figure dystopique, mène à réfléchir également sur les enjeux de la (post)identité. Penser à une (post)identité (en gardant bien à l’esprit cette parenthèse) à travers le cyberpunk signifie poser une question sur la résistance au passé identitaire des mythes nationaux, au présent de la mondialisation culturelle, et aux discours post-humanistes qui semblent marquer le futur. À l’appui de travaux sur la dystopie et la réalité virtuelle dans le cyberpunk anglo-américain, ainsi que des études culturelles latino-américaines, je parcourrai un corpus composé des romans écrits entre 1990 et 2005. Ce corpus comprendra La Primera Calle de la Soledad (1993) de Gerardo Horacio Porcayo, Santa Clara Poltergeist (1991) de Fausto Fawcett, Ygdrasil (2005) de Jorge Baradit, et les films argentins No muera sin decirme adónde vas (1992) d’Eliseo Subiela et La sonámbula (1998) de Fernando Spiner. Dans ces oeuvres, la dystopie se configure aux possibilités narratives de la virtualité et traverse des thématiques identitaires comme les mythes sexuels et nationaux, la mémoire et le traumatisme ainsi que les projets utopiques des minorités. / Heirs to the tradition of Borgesian fantasy, impregnated by a reality built upon pre-Columbian myths and the industrial residues of modernity, and developed in the age of globalisation, postmodernism, videogames, digital cinema and animation, Latin American cyberpunk is cultivated from Mexico to Argentina, passing through Cuba and other countries not usually recognized in the world of science fiction like Paraguay and Bolivia. Barely perceived in the works of certain canonical writers such as Ricardo Piglia, Carmen Boullosa or Edmundo Paz-Soldán, cyberpunk manifests itself fully in the writings of young interdisciplinary artists and constant fanzine collaborators. This sub-genre adaptation in a continent better known not only for “lo real maravilloso” and magical realism, notwithstanding other more recent generations of writers such as “McOndo” and “Crack”, tries to elaborate a series of responses to questions issued from the historical and artistic moment of contemporary life: how to place Latin American identity within the new worldwide cultural mapping by means of a literature searching to reinvent itself within the mainstream space and the marginality of its own genre? What are the strategies of assimilation and resistance adopted by these young Latin American cyberpunk writers in the face of literary and cinematographic Anglo American cyberpunk? Can one speak of an aesthetic and philosophical impact on Latin American culture, normally perceived not as a producer but rather a passive consumer of this sort of cultural production? This thesis intends to deal with these questions in reflecting on one of the constituent devices of cyberpunk: dystopia in conjunction with post-identitary discourses in Latin America. An almost mimetic representation of Latin America’s sociocultural and historical space through violence and political, military ethnic or sexual repression, dystopia is a means to articulate certain spatial figures in national myths and identity politics within the context of globalisation. This latter sociocultural reality, along with the aesthetic ideology that conveys it throughout cyberpunk, enters in conflict with those discourses of national identity, leading us to reflect on post-identity issues. Relying on works on dystopia and identity in Anglo American cyberpunk, as well as on Latin American cultural studies, I will peruse a corpus made up of the novels La primera calle de la soledad (1993) by Gerardo Horacio Porcayo, Santa Clara Poltergeist (1991) by Fausto Fawcett, Ygdrasil (2005) by Jorge Baradit, and the films No muera sin decirme adónde vas (1992) by Eliseo Subiela and La sonámbula (1998) by Fernando Spiner. In these works, dystopia meshes with virtual reality narratives and covers aspects of the identity such as national and sexual myths, memory, trauma as well as minorities utopian projects.

Depuis les premiers travaux de Moreno en 1934, l'analyse de réseaux sociaux s'est toujours accompagnée de diagrammes représentant les relations entre individus. Depuis, la visualisation de graphes n'a cessé de se développer au sein des communautés de visualisation d'information et de dessin de graphes. Au-delà des travaux se concentrant sur les problèmes combinatoires et algorithmiques posés par les dessins de graphes on parle désormais de fouille visuelle de réseaux et plus généralement de visual analytics en intégrant l'utilisateur au coeur de l'analyse. Dans cette thèse nous nous concentrons sur les supports visuels interactifs stéréoscopiques qui permettent de piloter le processus de fouille. En utilisant un environnement expérimental ad hoc, nous essayons d'en évaluer l'impact dans une tâche très populaire de détection de structures en communautés. A travers différentes expériences, nous montrons que pour une classe de graphes particulière la 2D semble plus adapté pour les graphes simples tandis que la 3D stéréo est bénéfique pour les graphes les plus complexes. Nous identifions également des différences dans l'usage des interactions entre la mono et la stéréo, ce qui semble illustrer des différences de comportement caractérisant des différences de stratégie d'utilisation entre ces deux conditions. Nos travaux se prolongent sur le plan technologique par le développement d'une bibliothèque permettant des interactions "mains-libres" adaptées à la fouille visuelle debout devant un grand écran.

Ce travail de recherche s'inscrit dans le cadre des environnements virtuels pour la formation aux instruments de diagnostic biomédical. La simulation de la situation réelle seule ne suffisant pas, il convient d'incorporer un scénario pédagogique pour construire l'apprentissage. Le scénario s'applique pour tous les apprenants, il est donc important d'intégrer des possibilités d'individualisation. Pour cela, nous proposons de coupler l'environnement virtuel à un Système Tutoriel Intelligent (STI). Notre étude débute par une identification des systèmes existants qui nous semblent les mieux adaptés, sur lesquels baser notre proposition : le STI Pegase, le modèle de scénario pédagogique Poseidon et le méta-modèle Mascaret. Ceci nous permet également d'identifier les limites de Pegase qui sont : le manque de lien avec le scénario pédagogique, le manque de modularité et le manque d'individualisation. Notre proposition, appelée Chrysaor, vise à combler ces faiblesses. Nous proposons ainsi qu'un scénario pédagogique soit une connaissance explicite et par conséquent exploitable par un STI. Les concepts proposés dans notre modèle permettent également au formateur de facilement modifier les comportements, les rôles et les affectations (humain ou agent autonome) : notre système devient ainsi modulaire. Nous illustrons ensuite l'utilisation de Chrysaor dans une application de formation par la réalité virtuelle à un instrument de diagnostic en hémostase utilisé en milieu hospitalier. Sur cette application, des expérimentations comparant les deux types de formation (traditionnelle et virtuelle) permettent de vérifier la qualité de l'apprentissage obtenu par une formation en réalité virtuelle, et de vérifier que ces connaissances sont transférables en environnement réel.

L'objectif principal de cette thèse est de développer une nouvelle interface pour la simulation des procédures de chirurgie mini-invasive. L'interface développée introduit les modalités visuelle, haptique et thermique pour les futures générations de simulateurs et de robots chirurgicaux. La particularité de cette recherche réside dans l'utilisation de la stimulation thermique dans une perspective d'application pour la chirurgie. Dans ce cadre, plusieurs modèles de transfert de chaleur ont été développés, implémentés et évalués pour des applications de téléprésence et de réalité virtuelle. Des sensations intéressantes ont été enregistrées, ce qui a une conséquence directe sur la capacité de distinguer entre des objets dans l'environnement et particulièrement dans le domaine médical où la sensation thermique est en corrélation avec la présence d'anomalies dans certaines maladies. Un nouveau dispositif haptique est conçu et réalisé en analysant les tâches chirurgicales en termes de dextérité, d'espace de travail, de force et de couple exigés. Nous avons tenu compte des exigences générales de conception mécaniques des interfaces haptiques à partir de ce qui a été établi dans la littérature de l'haptique. Le dispositif complet a été interfacé avec un logiciel de simulation en réalité virtuelle (SOFA). Nous avons intégré dans SOFA le module nécessaire pour la simulation thermique. L'intégration était réussie et un scénario de simulation réaliste avec le retour d'information visuel que thermique a été réalisé. Des résultats préliminaires utilisant la simulation complète sont présentés.

Les travaux en modélisation déclarative sont assez nombreux. Il est désormais nécessaire de mettre en place des méthodes générales basées sur celles déjà étudiées et de proposer des outils pour le développement de modeleurs déclaratifs. Nous proposons un nouveau formalisme basé sur les ensembles flous. Ce formalisme apparaît d'une part comme une synthèse et une unification des travaux existants et d'autre part apporte des éléments nouveaux comme la logique floue, la gestion linguistique de la négation. Nous étudions particulièrement le type de propriété le plus simple : la propriété élémentaire. A partir d'une propriété de base, d'un opérateur flou et d'un modificateur, nous mettons en place une méthode pour déterminer la sémantique d'une propriété élémentaire. Nous proposons aussi un traitement original de sa négation. Plutôt que d'utiliser la négation logique habituelle, nous nous intéressons à une gestion se basant sur des notions linguistiques. Enfin, nous présentons des solutions de traitement pour les autres propriétés. Cependant, ces solutions ne sont pas encore vraiment satisfaisantes. La plupart des projets en modélisation déclarative mettent en oeuvre des techniques similaires. A partir de ces travaux et du formalisme flou, nous développons le projet CordiFormes, une plate-forme de programmation visant à faciliter la mise en oeuvre de futurs modeleurs déclaratifs. Ses caractéristiques sont la simplicité, la souplesse de programmation, l'efficacité, l'extensibilité, la réutilisabilité et le prototypage rapide du modeleur. CordiFormes propose des outils sur trois niveaux : le noyau comportant toutes les structures et algorithmes de base, la couche interface proposant dialogues et composants d'interface et, enfin, la couche application pour produire rapidement un premier modeleur. Trois applications permettent de valider le formalisme et les outils de la plate-forme.

Ce manuscrit présente principalement un ensemble de travaux de recherche, ainsi que les tâches administratives ou liées à la vie de la recherche, que j'ai effectuées. Il se termine par ma liste de publications. Les travaux présentés s'étalent sur ces neuf dernières années. Ils portent sur la modélisation géométrique de formes complexes et sont ceux pour lesquels ma participation a été la plus active, voire dont j'ai été l'instigateur. De nos jours, l'image prend de plus en plus d'importance. Parmi tous les facteurs à l'origine de ce phénomène, nous pouvons noter la prolifération des supports d'affichage (écrans, téléphones portables, tablettes PC, ordinateurs ultra-portables, etc). La demande en création de contenu visuel est croissante et une façon de répondre à cette demande efficacement et à moindre coût passe par la génération de contenu virtuel tridimensionnel. La génération de contenu virtuel s'appuie sur la modélisation géométrique d'objets complexes. Cette phase de création des objets tridimensionnels est encore longue et laborieuse et n'est accessible qu'aux professionnels ou aux passionnés. Ceci est dû, en partie, à la difficulté de définir des modèles de représentation de surfaces qui sont à la fois rapides à visualiser, robustes et accessibles quand on édite la surface (déformation, changement de topologie, etc), simples à implanter, numériquement stables, et permettant une interaction intuitive avec l'utilisateur. En fait, il n'existe pas vraiment de solution satisfaisante au développement rapide de logiciels de modélisation performants et faciles à prendre en main par un utilisateur non-expert; même s'ils sont contextualisés. Nous nous intéresserons, dans un premier temps, à l'un des modèles de représentation de surfaces les plus populaires et reconnus pour sa flexibilité et son efficacité dans des applications de modélisation d'objets de formes libres : les surfaces de subdivision. Nous verrons les travaux que j'ai effectués sur ces modèles et nous discuterons de leurs avantages et leurs inconvénients dans notre contexte. Ceci nous amènera à la présentation de travaux sur la modélisation par esquisses, une technique de modélisation basée sur le tracé de contours, reconnue pour son accessibilité d'un point de vue utilisateur. Ces travaux mettront en évidence l'intérêt que l'on peut avoir à développer les modèles volumiques (surfaces implicites) et nous verrons quels travaux ont été menés récemment sur ces modèles pour améliorer leur contrôle et leur efficacité en situation de modélisation. Nous finirons en mettant en perspective le potentiel des modèles volumiques en présentant des projets de recherche qui ont ou vont commencer.

Les maillages volumiques sont très répandus en informatique graphique, en visualisation scientifique et en calcul numérique. Des opérations de subdivision, de simplification ou de remaillage sont parfois utilisées afin d'accélérer les traitements sur ces maillages. Afin de maîtriser la complexité de l'objet et des traitements numériques qui lui sont appliqués, une solution consiste alors à le représenter à différentes échelles. Les modèles existants sont conçus pour des approches spécifiques rendant leur utilisation limitée aux applications pour lesquelles ils ont été pensés. Nos travaux de recherche présentent un nouveau modèle pour la représentation de maillages multirésolutions en dimension quelconque basé sur le formalisme des cartes combinatoires. Nous avons d'abord appliqué notre modèle aux volumes de subdivision multirésolutions. Dans ce cadre, nous présentons plusieurs algorithmes de raffinement d'un maillage grossier initial. Ces algorithmes supportent des hiérarchies obtenues par subdivision régulière et adaptative. Nous proposons ensuite deux représentations, opposés en terme de coût spatial et temporel, pour ce modèle.

Les tâches dans les environnements virtuels immersifs sont associées à des techniques et à des dispositifs d'interaction 3D (e.g. la sélection d'objets 3D à l'aide de la main virtuelle via un flystick). Alors que les environnements et les tâches deviennent de plus en plus complexes, les techniques ne peuvent plus être les mêmes pour chaque application, voire pour les différentes situations au sein d'une application. Une solution est d'adapter l'interaction en fonction des besoins de la situation pour améliorer l'utilisabilité. Ces adaptations peuvent être effectuées manuellement par le concepteur ou l'utilisateur, ou automatiquement par le système créant ainsi une interaction adaptative. La formalisation d'une telle assistance automatique nécessite la gestion d'informations pertinentes au vu de la situation. L'ensemble de ces informations fait émerger le contexte de l'interaction. L'assistance adaptative obtenue en raisonnant à partir de ces informations est ainsi consciente du contexte. De nombreuses possibilités existent pour l'obtenir. Notre objectif est une gestion du contexte qui préserve ses degrés élevés d'expressivité et d'évolutivité tout en étant facile à intégrer. Nous proposons une modélisation de ce problème par des graphes conceptuels basés sur une ontologie et gérés par un moteur externe en logique du premier ordre. Le moteur est générique et utilise une base de connaissance contenant des faits et des règles, qui peuvent être changés dynamiquement. Nous avons intégré une notion de confiance, afin d'établir l'adéquation d'une situation à la base de connaissances. La confiance des réactions est comparée à leur impact afin de ne garder que les pertinentes tout en évitant de saturer l'utilisateur. Les applications utilisent des outils qui peuvent être contrôlés par le moteur. Des capteurs permettent d'extraire des informations sémantiques pour le contexte. Des effecteurs permettent d'agir sur l'application et d'obtenir des adaptations. Un jeu d'outils et une base de connaissance pour l'interaction 3D ont été créés. De nombreuses étapes sont introduites dans la base de connaissance pour de bonnes combinaisons et une réflexion indépendante d'outils spécifiques. Nos premières applications illustrent la compréhension de la situation, dont les intérêts et difficultés de l'utilisateur, et le déclenchement d'assistances adaptées. Une étude hors ligne montre ensuite l'accès et l'évolution des étapes du moteur selon la situation. Le raisonnement sémantique générique obtenu est alors expressif, compréhensif, extensif et modifiable dynamiquement. Pour l'interaction 3D, il permet une assistance universelle automatique, ponctuelle ou manuelle à l'utilisateur et des analyses hors-lignes d'activités ou de conceptions pour le concepteur.