Le développement de comportements utiles pour les robots complexes, tel que des humanoïdes, s'avère difficile. La commande corps-complet à base de modèle allège en partie ces difficultés, en permettant la composition des comportements corps-complets complexes à partir de plusieurs tâches atomiques effectuées simultanément sur le robot. Cependant, des hypothèses et erreurs de modélisation, faites pendant la planification des tâches, peuvent produire des combinaisons infaisables/incompatibles quand exécutées sur le robot, créant des mouvements corps-complet imprévisibles, et probablement dangereux. L'objectif de ce travail est de mieux comprendre ce qui rend les tâches infaisables ou incompatibles et de développer des méthodes automatiques pour améliorer ces problèmes pour que les mouvements corps-complets puissent être accomplis comme prévu. Nous commençons par construire un formalisme permettant d'analyser quand les tâches sont faisables et compatibles étant données les contraintes de commande. En utilisant les métriques de faisabilité et compatibilité à base de modèle, nous démontrons comment optimiser les tâches avec des outils de commande prédictive non-linéaire ainsi que les inconvénients de cette approche. Afin de surmonter ces faiblesses, une boucle d'optimisation est formulée, qui améliore automatiquement la faisabilité et compatibilité des tâches via la recherche de politique sans modèle en conjonction avec la commande corps-complets à base de modèle. À travers une série d'expériences simulées et réelles, nous montrons que la simple optimisation de faisabilité et compatibilité des tâches nous permet de réaliser des mouvements corps-complets utiles. / Producing useful behaviors on complex robots, such as humanoids, is a challenging undertaking. Model-based whole-body control alleviates some of this difficulty by allowing complex whole-body motions to be broken up into multiple atomic tasks, which are performed simultaneously on the robot. However, modeling errors and assumptions, made during task planning, often result in infeasible and/or incompatible task combinations when executed on the robot. Consequently, there is no guarantee that the prescribed tasks will be accomplished, resulting in unpredictable, and most likely, unsafe whole-body motions. The objective of this work is to better understand what makes tasks infeasible or incompatible, and develop automatic methods of improving on these two issues so that the overall whole-body motions may be accomplished as planned. We start by building a concrete analytical formalism of what it means for tasks to be feasible with the control constraints and compatible with one another. Using the model-based feasibility and compatibility metrics, we demonstrate how the tasks can be optimized using non-linear model predictive control, while also detailing the shortcomings of this model-based approach. In order to overcome these weaknesses, an optimization loop is designed, which automatically improves task feasibility and compatibility using model-free policy search in conjunction with model-based whole-body control. Through a series of simulated and real-world experiments, we demonstrate that by simply optimizing the tasks to improve both feasibility and compatibility, complex and useful whole-body motions can be realized.

Cette thèse a pour objectif d’examiner les effets de certains facteurs d’instabilité sur le développement du système de mémoire transactive et sur les performances groupales. Son originalité réside à la fois dans la manière d’appréhender l’instabilité dans les groupes et dans l’approche de psychologie sociale expérimentale proposée. L’analyse des différents facteurs d’instabilité et la tentative d’intégration ont permis d’étudier plus précisément l’impact de deux facteurs d’instabilité – le conflit lié à la tâche et le changement de membres dans le groupe – sur le système de mémoire transactive. Deuxpremières études examinent l’effet du conflit lié à la tâche et ses modes de régulation (épistémique vs. relationnelle). Si les résultats ne sont pas constants, ils affirment le rôle médiateur du système de mémoire transactive dans la relation conflit-performance et invitent à réfléchir aux effets de ce conflit, qui ne sont pas nécessairement néfastes. La troisième étudeporte sur le changement prévu ou imprévu de membres dans le groupe. Comme attendu, le changement prévu d’un membre bloque la construction du système de mémoire transactive, limitant ainsi la performance groupale. Cette étude apporte un regard nouveau sur les recherches liées au turnover et invite à prolonger les travaux sur les effets de ce phénomène sur l’efficacité des équipes. Un travail d’élaboration d’un outil d’observation de la mémoire transactive à partir d’indicateurs langagiers est également présenté. Les perspectives futures et implications pratiques des résultats de cette thèse pour le travail d’équipe sont discutées, en encourageant notamment le développement de recherches en situation de simulation. / The aim of this thesis is to examine the effects of several factors of instability on the development of transactive memory systems and on team performance. Its originality is due to the way in which we consider the instability in teams and our experimental social psychology approach. The analysis of different factors of instability and the attempt at integrating them enabled us to further study the impact of two factors of instability – task conflict and turnover – on transactive memorysystems. The first two studies examine the effect of task conflict and the ways in which it is regulated (epistemic vs relational). The results are inconsistent, but reveal that transactive memory mediates the effects of task conflict on team performance. In addition, the results lead us to consider the effects of task conflict, which are not necessarily harmful. The third study is about unexpected or expected turnover in groups. As anticipated, expected turnover impedes building atransactive memory system, thereby decreasing collective performance. This study provides a new perspective on previousresearch concerning turnover and proposes the continuation of this research on the effects of this phenomenon on the efficacy of teams. The development of an observational tool to measure transactive memory using language indicators is also presented. The future perspectives and practical implications of the results are discussed, including promoting thedevelopment of simulation studies.

Alors que le traitement de nombreuses tâches ordinaires (e.g., parler à son passager, répondre à un e-mail) est en cours, l'apparition d'un stimulus important (e.g., le klaxon d'un voiture) peut nécessiter un traitement prioritaire. Paradoxalement, l'investigation de ce constat dans le champs de la psychologie expérimentale ne rend compte que très rarement compte de la possibilité d'interrompre une action en cours en vue de donner la priorité à une autre réponse motrice. Il apparait donc heuristique d'approfondir les limites et les effets de cette possibilité relativement répandue d'un point de vue écologique. Pour ce faire, nous avons articulé les problématiques inhérentes à l'interférence en double tâche et à l'inhibition motrice afin de mettre au point une série de quatre volets expérimentaux lors desquels la possibilité d'interrompre une réponse non prioritaire en vue de donner la priorité à une autre réponse motrice fut systématiquement donnée aux participants. L'ensemble des résultats convergent vers une diminution de la probabilité d'interruption de la réponse motrice non prioritaire lorsque le stimulus prioritaire apparaît tardivement et peu fréquemment. De plus, le caractère prioritaire d'une tâche motrice ne semble pas constituer un paramètre suffisant permettant d'isoler les processus correspondants de ralentissement. Corollairement, l'interruption de la réponse motrice non prioritaire ne semble pas non plus totalement prémunir le traitement de la tâche prioritaire de ralentissement notamment lorsqu'il n'est pas possible de prédire avec certitude l'apparition du stimulus correspondant. / While many ordinary task processes are ongoing (e.g., to talk with a passenger, answer an e-mail), the apparition of an important stimulus (e.g., a car honking at us) can urge a prioritized process. Paradoxically, investigations about this observation in experimental psychology's field give very few account of the possibility to interrupt a processing action in order to give all priority to another one. Thus, it seems heuristic to deepen the limits and the effects of this widespread possibility from an ecological perspective. To do so, we articulated dual task and motor inibition problematics in order to set up a serie four experimental parts where the possibility to interrupt a low priority response in order to prioritize another response was systematically given to the participants. The whole results converge toward a diminution of the capability to interrupt a low prioritized motor response when the prioritized stimulus appears belatedly and rarely. Moreover, the prioritized nature of a motor task seems to not represent a sufficient parameter alowing isolation of its processes from slowing. As a corollary, interruption of the low prioritized response seems to not prevent the prioritized process from slowing especially when corresponding stimulus apparition is not predictable.

Ce travail de thèse a eu pour objectif de définir et mettre en oeuvre l'architecture décisionnelle d'un robot réalisant une tâche en collaboration avec un homme pour atteindre un but commun. Un certain nombre de fonctionnalités existaient déjà ou ont été développées conjointement avec ce travail au sein de l'équipe. Ce travail a d'abord consisté en l'étude puis à la formalisation des différentes capacités nécessaires. Il s'est traduit concrètement par l'approfondissement de certains des modules fonctionnels existants par l'auteur ou par d'autres membres de l'équipe en lien étroit avec l'auteur. La première contribution principale de l'auteur a consisté à développer une couche de contrôle de haut niveau qui a permis l'intégration et la mise en oeuvre des différentes capacités du robot découpée en 3 activités : la construction et la mise à jour de l'état du monde ; la gestion des buts et des plans de haut niveau ; l'exécution et le suivi des mouvements de manipulation. La deuxième contribution principale a consisté à améliorer les raisonnements géométriques et temporels pour d'abord permettre au robot de mieux suivre l'évolution de l'état du monde puis lui donner la capacité à inférer quand l'homme a des croyances distinctes de celles du robot. / Goal of this thesis was to formalize and to implement a decisional layer for a robot achieving tasks collaboratively with a human to achieve a shared goal. Some functionalities were already there or were built during my own thesis by other inside the team. My first task was to study and formalize the skills needed by the robot. Consequently some of the existing functional modules were improved by some other members of the team or myself. My first main contribution was to develop a new high level control component to integrate and manage the different robot skills according to 3 main activities : state of the world build and update; goals and plans management; manipulation motions execution and monitoring. My second main contribution was to improve geometric and temporal reasoning skills so that first, the robot could better understand and track changes in the world and second, infer when the human had some beliefs about the world that were distinct from its own beliefs.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Ce travail s'intéresse à l'aléatoire et, plus précisément, à l'introduction des probabilités au collège. Il s'inscrit dans le contexte de l'évolution des programmes qui ont officialisé l'approche fréquentiste des probabilités. Nous y avons abordé ce qui existe au niveau des connaissances des élèves, notamment celles disponibles avant toute rencontre scolaire de l'aléatoire (les connaissances spontanées) et ce qui peut exister au niveau de l'introduction des probabilités au collège. Pour étudier le terrain spontané des connaissances, nous avons procédé à une série d'expérimentations de type diagnostic portant sur des objets probabilistes tels que la notion de quantification des probabilités et celle d'indépendance. L'outil d'analyse adopté est la notion de conception, centrale dans notre travail, qui émerge de la théorie des champs conceptuels et que nous avons formalisée en termes empruntés à la Théorie Anthropologique du Didactique. Il en ressort notamment la difficulté de comprendre le tirage avec remise et la rareté de l'apparition de la conception "cas favorables/cas possibles". Le besoin d'un enseignement approprié étant montré, nous avons mis en place une expérimentation didactique où nous ménageons les deux approches "a priori" et "fréquentiste". Dans l'analyse de cette expérimentation, nous avons recouru à l'articulation de la Théorie des Situations Didactiques et de la didactique professionnelle. Cette analyse nous a fourni des informations en termes de tâches prescrites et tâches effectives, de milieux et de contrats didactiques. En conclusion, l'expérimentation précédente représente une esquisse d'une séquence d'enseignement qui reste à confronter à la contingence.

Cette étude est fondée sur deux constats dans le domaine du transport aérien : la conception des systèmes automatisés, et notamment du système de gestion de vol, découle d’un point de vue techno-centré ne prenant pas en compte le point de vue des opérateurs ; le système de gestion de vol est un système complexe entrainant une difficulté à l’appréhender pour optimiser l’accès aux fonctions existantes. Cette recherche a pour objectif de fournir des recommandations en vue de la conception d’une nouvelle interface du système de gestion de vol partant d’un point de vue centré sur l’opérateur. Pour cela, deux études ont été menées ayant pour objectif la réalisation d’une analyse cognitive de la tâche de navigation (tâche pour laquelle le système de gestion de vol a été initialement conçu). Pour ce faire, nous avons conduit des entretiens auprès de pilotes aux expériences diverses. Les résultats de ces deux premières études fournissent des éléments d’informations quant aux besoins informationnels des pilotes et nous informent aussi sur les exigences de la tâche et leur impact sur la conscience de la situation des pilotes. A la suite de ces résultats, des recommandations de conception pour une nouvelle interface de système de gestion de vol ont été émises visant à répondre aux besoins informationnels des pilotes et ainsi à améliorer leur conscience de la situation. Ces recommandations ont été testées lors d’une troisième étude. Les résultats enregistrés montrent que la réduction de l’effet de dissociation de l’attention ainsi que la contextualisation de l’information de manière cohérente par rapport à l’activité des pilotes permet d’améliorer leur conscience de la situation. / This study is based on two observations in the airway field: (i) the design of automated systems - particularly of the flight management system - is currently based on a techno-centered point of view that doesn’t take into account the user point of view; (ii) the flight management system is a complex system resulting in a long time of training and in a difficulty in both the knowledge and the access to the existing functions. This study aims to provide design recommendations for a new flight management system interface from the point of view of the pilots. In order to do this, two studies were carried out with the objective to produce a cognitive task analysis, and more particularly a cognitive task analysis of the navigation task (which is the task for which the system was initially created). Interviews were thus conducted with pilots with different experiences. The results of these two first studies provide information on the informational needs of the pilots, on the task requirements as well as on their impacts on the situation awareness of the pilots. Following these results, design recommendations for a new flight management system interface were produced in order to answer to the informational needs of the pilots and thus to improve their situation awareness. These recommendations were tested during a third study. The results show that the decrease of the attention dissociation’s effect as well as the consistency of the information contextualization of the pilot activity improves the situation awareness.

L'objectif de la présente thèse de doctorat était d'étudier la relation entre le bilinguisme et le contrôle exécutif général. Les recherches sur le bilinguisme en psycholinguistique ont montré que la co-activation permanente des langues ainsi que la nécessité de s'adapter à l'environnement linguistique peuvent produire un renforcement des capacités de contrôle chez les bilingues. Toutefois, la nature des processus de contrôle impliqués reste controversée. Trois études ont examiné cette question au niveau neuronal chez des bilingues tardifs français-allemand. Différentes tâches expérimentales mettant en jeu un conflit cognitif ont été utilisées, les unes impliquant une composante linguistique (Stroop et amorçage négatif), et une autre impliquant une composante motrice (antisaccades). Les principaux résultats sont les suivants : (1) Renforcement des processus de gestion de conflits et d'inhibition chez les bilingues, (2) Interaction entre le cortex cingulaire antérieur et le cortex préfrontal dans le contrôle cognitif plus efficace chez les bilingues que chez les monolingues et (3) Modulation du contrôle exécutif par divers facteurs linguistiques individuels inhérents au bilinguisme. Prises dans leur ensemble, ces observations corroborent l'hypothèse d'une implication de processus de contrôle général dans le bilinguisme et révèlent des capacités d'adaptation neuroplastique en fonction des contraintes linguistiques. / The present doctoral thesis aimed to study the relation between bilingualism and domain-general executive control. Psycholinguistic research on bilingualism has shown that the sustained co-activation of languages and the need to adapt to the linguistic environment lead to a reinforcement of control abilities in bilinguals. However, the nature of domain-general executive control involvement in multiple language use is a matter of debate. Three studies were conducted in order to investigate this issue at the neuronal level in French-German late bilinguals. Different experimental tasks involving a cognitive conflict were used, certain of them involving a linguistic component (Stroop and negative priming) and the other one involving a motoric component (antisaccade). The main findings collected in the present doctoral thesis showed (1) the behavioral and neurophysiological evidence of enhanced conflict monitoring and inhibition in bilinguals, (2) the more efficient dynamic interplay between the anterior cingulate cortex and the prefrontal cortex in executive control in bilinguals in comparison with monolinguals, and (3) a modulation of executive control by the individual linguistic factors inherent to bilingualism. Taken together, the present findings support psycholinguistic theories postulating domain-general control involvement in bilingualism and reveal the capacity of neuroplastic adaptation as a function of linguistic constraints.

Les représentants des secteurs industriels et les milieux professionnels en Amérique du Nord reprochaient aux universités de former des ingénieurs avec peu d'expérience pratique en résolution de problèmes et en conception. Quelques programmes de génie ont alors mis en place le travail en équipe dans l'apprentissage par projets. Beaucoup d'écrits font valoir les bénéfices de l'apprentissage par projets sur la motivation des étudiants. Or, ces bénéfices commencent à peine à faire l'objet de recherches visant à produire des données probantes à ce sujet.Les travaux sur la motivation en contexte d'apprentissage et les modèles théoriques développés sont issus d'environnements d'apprentissage marqués par l'enseignement magistral. Le modèle de la valeur attendue de la tâche (Eccles et Wigfield, 1995; Neuville, 2004) et le modèle du système-groupe (St-Arnaud, 2008) ont été retenus pour mesurer les effets du travail en équipe dans l'apprentissage par projets sur la motivation. La recherche visait aussi à approfondir et à nuancer la compréhension de la motivation des étudiants universitaires apprenant en contexte innovant.Les sujets constituent une cohorte (n=100) travaillant sur des projets d'intégration au cours des trois sessions initiales du programme de génie mécanique d'une université canadienne. L'analyse de régression multiple révèle que les construits de la motivation expliquent un tiers de la variance de l'engagement académique dans la réalisation du projet d'intégration.Les perceptions de l'"expectancy", de la valeur intrinsèque et utilitaire sont les déterminants principaux de l'engagement des étudiants. L'analyse de variance multivariée à mesures répétées indique que la motivation des étudiants pour le travail sur les projets d'intégration a augmenté au cours des trois sessions initiales du parcours de formation. Finalement, malgré l'absence d'interaction significative entre les variables de motivation et de l'équipe, les réponses des sujets indiquent une amélioration du travail en équipe au terme des trois sessions.