L'objectif du TCAO (Travail Collaboratif Assisté par Ordinateur), est de trouver les moyens par lesquels les applications collaboratives sont susceptibles d'améliorer la collaboration entre les individus. De ce fait, il existe une grande nécessité de remédier des contraintes liées au manque de flexibilité et la rigidité des systèmes collaboratifs actuels, par l'adoption des solutions adéquates pour mettre en oeuvre une meilleure collaboration, selon le contexte et la tâche à effectuer entre les utilisateurs. En effet, le domaine du TCAO doit évoluer avec l'évolution des systèmes et des technologies qui touchent notre vie quotidienne, surtout l'évolution de l'internet qui nous rend totalement dépendant des services et applications qui existent "virtuellement", où la plupart des utilisateurs passent une bonne partie de leurs temps à exploiter des méthodes à rechercher et utiliser ces services qui correspondent le plus à leurs préférences. C'est pour cette raison que l'évolution du TCAO se montre essentielle pour faire face à l'évolution exponentielle des technologies d'internet, afin de créer ou de réutiliser plus facilement des applications chargées d'assister le travail communautaire des hommes, que l'on nomme applications collaboratives, ou collecticiels. Le sujet de thèse proposé couvre les aspects collaboratifs d'un système et les questions concernant son intégration. Plus particulièrement, notre objectif essentiel est de concevoir une architecture logicielle pour les collecticiels malléables, de sorte qu'elle puisse s'adapter aux changements et aux diversités des besoins des utilisateurs, ainsi que la tâche à effectuer. En conséquence, une forte exigence surgit en terme d'ouverture, où le système peut dynamiquement intégrer de nouveaux services sans arrêter le déroulement de la collaboration, ni manuellement recoder et recompiler l'application. Une deuxième exigence est d'assurer une certaine adaptabilité, où le système peut générer de nouveaux comportements à partir de la composition de deux ou plusieurs services. Finalement, une exigence surgit en terme d'interopérabilité, surtout dans le cas où les utilisateurs utilisent des applications incompatibles ou hétérogènes. Ainsi, la création, l'ajout, la suppression ou la manipulation des composants du système collaboratif sont faites via les services web. De plus, la recherche, l'invocation et l'intégration de ces services se fait à l'aide d'agents logiciels qui se chargeront, avec une assistance minimale de l'utilisateur, de rechercher les services les mieux adaptés à leurs spécifications. Dans cette thèse, nous créons un lien entre les concepts théoriques qui se développent au sein des laboratoires de recherche, et les technologies qui se développent d'une façon très rapide dans le secteur industriel, afin de concevoir des systèmes collaboratifs plus adaptés au monde informatique quotidien.

Dans le domaine du Travail Coopératif Assisté par Ordinateur (TCAO) la recherche sinterroge toujours sur les fondements à adopter lors du développement dapplications collaboratives, aussi dites collecticiels, capables de supporter et de répondre au mieux aux besoins des utilisateurs. Outre la multidisciplinarité associée à ce domaine, le fait que les activités collaboratives impliquent plusieurs personnes exprimant des besoins différents et souvent imprévisibles de travail en groupe imposent des fortes exigences en terme dévolutivité et flexibilité pour les applications collaboratives. Manque dun environnement collaboratif intégré assez ouvert, extensible et reconfigurable pour répondre à ces exigences, différentes applications collaboratives doivent être parallèlement employées pour réaliser de manière effective un travail en groupe. Bien quelles soient utilisées pour accomplir une tâche collaborative commune, ces applications sont exécutées de manière indépendante, sans profiter réellement les unes des autres. Lintégration de telles applications permettrait de les faire interagir de manière dynamique tout en combinant de manière contrôlée leurs fonctionnalités. Cette thèse a donc pour objectif de concevoir un nouvel environnement pour rendre possible lintégration de collecticiels existants tout en évitant de considérer des détails internes à ces systèmes. Cet environnement, que nous avons appelé LEICA (Loosely-coupled Environment for Integrating Collaborative Applications) définit une approche générale dintégration faiblement couplée qui sappuie sur la technologie des services Web, sur un système de notification dévénements, et sur des politiques de collaboration pour contrôler les interactions entre applications intégrées. Nous réalisons tout dabord une description informelle de lapproche générale dintégration, où les applications intégrées sont initialement contactées à travers leurs interfaces de services Web et interagissent par la suite en échan geant des notifications dévénements. Leurs interactions sont contrôlées par la politique de collaboration spécifiée pour une session de travail définissant comment lactivité collaborative supportée par une application est affectée par linformation reçue dune ou plusieurs autres applications. Nous spécifions de façon détaillée larchitecture de LEICA permettant de mettre en Suvre une telle approche dintégration. Nous proposons ensuite une méthode pour formaliser et valider cette architecture au moyen du profil UML/SDL et du module de simulation supportés par loutil TAU G2 de Telelogic. Un premier prototype de LEICA a été également implémenté et deux applications collaboratives se trouvent actuellement intégrée à lenvironnement. null null

Ces dernières années le déploiement de réseaux sans fil a changé le paysage des réseaux informatiques. Grâce à l'évolution de la technologie informatique un utilisateur peut étendre son environnement de travail habituel en bénéficiant de la connectivité réseau accrue. La gestion souple de la mobilité lui permet d'accéder à différents environnements de collaboration. Cette thèse considère le problème de partage de l'affichage d'applications dans les conditions de la diversification des contextes de collaboration. Étant donné le déploiement du système de fenêtrage X et du système d'affichage à distance VNC, nous les avons choisi comme base pour notre travail. D'une part, nous avons conçu un système de partage d'applications X qui gagne en flexibilité par son interface du contrôle d'évènements d'entrée. Le système repose sur un multiplexeur de flots X conçu comme un service actif qui peut être chargé dynamiquement sur une plate-forme générique. D'autre part, nous avons transformé le système VNC en un système coopératif flexible. Le nouveau système est construit autour d'un proxy dynamiquement contrôlé à distance. Le proxy peut être programmé pour gérer différentes sessions de collaboration. Chaque session de collaboration peut utiliser des flots de données de VNC multiples. L'ouverture du système vers des politiques de contrôle d'évènements entrée permet l'adaptation au contexte de coopération. Finalement nous présentons des nouvelles perspectives concernant les possibilités de collaboration assistée par la technologie informatique dans un réseau informatique quelconque.

Les technologies de la collaboration suscitent de nombreuses études sur la façon de concevoir et de développer des systèmes de Travail Coopératif Assisté par Ordinateur (TCAO). Néanmoins, les recherches relatives au pilotage du processus d'implémentation des outils de TCAO, dans le monde industriel, ne sont pas nombreuses. L'approche techno-centrée, valable pour les applications individuelles à des fins purement techniques, semble en décalage dans le cas de l'implémentation de ces outils où l'humain, l'organisation et la technologie doivent trouver un équilibre. Plusieurs auteurs ont décrit les problèmes rencontrés, d'autres ont proposé des approches sur la problématique de l'amélioration du processus d'implémentation. Une méthode abordable pour des non spécialistes du domaine reste nécessaire à proposer. Le but de ce travail est de mettre au point une méthode de pilotage du processus d'implémentation. Par ailleurs, la plupart des travaux se base sur une logique de conception alors que nous nous positionnons sur une logique d'acquisition et d'intégration des applications de TCAO, dans le domaine industriel. L'intérêt académique de cette recherche réside ainsi dans la nouveauté qu'elle propose en matière méthodologique. Notre contribution académique dans le domaine, est celle d'une proposition de méthode de pilotage sous forme de tableaux de bord. Basée sur les concepts Agile, notre méthode, dite « par grignotage » propose un suivi par étape. Chaque étape représente la gestion locale d'indicateurs d'implémentation regroupés en fonction d'un item (facteur de succès) issu des résultats connus de l'état de l'art et de ceux produits par des expérimentations menées sur une période de 3 ans au sein d'une grande banque régionale.

Nous nous intéressons dans ce travail à la problématique du développement des applications pour le travail coopératif, dites aussi collecticiels. Un collecticiel est à la fois une application multi-utilisateurs, répartie et interactive. La somme des trois propriétés précédentes rend le développement de ce type d'applications particulièrement difficile. Une approche souvent empruntée pour la construction des collecticiels consiste à développer une plate-forme qui fournit les services requis pour la coopération. Dans ce rapport nous identifions les principaux services demandés à une telle plate-forme et nous décrivons et nous comparons les différentes approches possibles pour réaliser ces services. Nous proposons ensuite un nouvel environnement de coopération appelé Colt (pour Collaboration Terrain). Une première qualité de Colt est l'intégration des deux modes de travail : individuel et en groupe. Les utilisateurs partagent un espace d'information où chacun a le droit de voir et de se mouvoir selon des \em rôles qui lui sont attribués. Une deuxième qualité importante est l'adaptabilité fonctionnelle et structurelle. Selon l'axe structurel Colt permet de définir et de réajuster dynamiquement les rôles des utilisateurs, de définir autant d'activités coopératives que l'on souhaite et d'utiliser dans ces différentes activités les outils dont on a besoin. Sur l'axe fonctionnel, les utilisateurs peuvent définir et changer dynamiquement la configuration des activités. Une attention particulière est faite en vue de doter l'environnement de stratégies variées pour contrôler les accès concurrents des utilisateurs aux données partagées. L'environnement Colt propose une famille de protocoles de tour de rôles et intègre un protocole original, appelé LICRA. L'algorithme LICRA est un algorithme optimiste fondé sur la détection de dépendances et la résolution automatique des conflits en utilisant un mécanisme de transformation d'opérations. Un premier prototype de l'environnement Colt est aujourd'hui disponible pour une plate-forme UNIX. Le prototype est implanté en utilisant l'environnement de développement TCL-TK.

Mes travaux appartiennent au domaine de l'Interaction Homme-Machine et contribuent à l'ingénierie des systèmes interactifs multi-utilisateurs ou collecticiels. La conception et la réalisation logicielles d'un collecticiel soulèvent des problèmes propres à ce type de systèmes interactifs, plus complexes que les systèmes mono-utilisateur. Par exemple, il convient de gérer des sources d'événements différentes impliquant un phénomène de concurrence, de prendre en compte des nouvelles contraintes technologiques induites par les réseaux informatiques et de vérifier des nouvelles propriétés ergonomiques telles que le protection de la vie privée. Face à la complexité de réalisation logicielle, il est donc crucial de disposer d'outils telles que des modèles d'architecture logicielle et des plates-formes de développement. Dans ce contexte, les contributions de ma thèse sont un modèle d'architecture pour les collecticiels et une infrastructure générique, la plate-forme Clover, pour le développement des collecticiels centré sur l'humain. Le modèle du trèfle, décrivant la couverture fonctionnelle d'un collecticiel (production, communication et coordination), a été retenu comme guide conceptuel pour l'élaboration de ce modèle d'architecture et de cette infrastructure. Une large majorité des travaux se sont concentrés sur la résolution de problèmes techniques tels que la fusion de données. L'approche retenue est complémentaire puisque centrée sur l'activité de groupe. Les requis retenus sont : offrir un niveau d'abstraction centré sur l'activité de groupe, opposé à centré sur la technique, et offrir une couverture fonctionnelle générique, couvrant tous les espaces du modèle du trèfle. L'étude d'un ensemble d'outils de développement a permis de montrer que les plates-formes de haut niveau d'abstraction n'offraient que des services de coordination, dont j'ai montré les limitations. Le système CoVitesse, logiciel de navigation collaborative sur le WWW, et un système de tableau blanc partagé ont été développés pour illustrer cette infrastructure.

Le projet SpIn définit un modèle d'interface tridimensionnelle pour le travail coopératif synchrone. Il s'agit de recréer virtuellement les conditions d'une réunion, en augmentant (par rapport au monde réel) les possibilités des utilisateurs.<br />Dans les réunions de petits groupes médiatisées, nous avons constaté les limites des interfaces 2D habituelles, et des solutions utilisant la vidéo pour établir une coopération. Nos travaux portent sur une nouvelle organisation de l'espace de travail, en trois dimensions. Il a fallu pour cela développer un système d'interaction, des couches les plus basses aux primitives d'interaction de haut niveau, afin de créer un modèle cohérent et complet, permettant d'interagir sur les documents partagés de la réunion, et avec ses interlocuteurs. Ce modèle est composé de règles de conception qui concernent aussi bien les dispositifs d'entrée que de sortie, il est basé sur des évaluations et sur une analyse des problèmes de perception de l'utilisateur face à un environnement 3D virtuel.<br />A partir de la définition de ces méthodes d'interaction de base du modèle, nous construisons des primitives d'interaction de haut niveau comme les menus 3D. Nous décrivons également nos choix en matière de communication, en tenant compte des paramètres essentiels de la coopération dans une réunion. La représentation des acteurs, sous forme de clones 3D, et des documents se fait dans le même espace, permettant de créer une cohérence visuelle forte de la scène, qui aide les utilisateurs dans la compréhension et la réalisation de leur tâche. Les clones étant entièrement paramétrables, on les anime pour informer un utilisateur sur l'activité de ses interlocuteurs.<br />Cet ensemble, basé sur la synthèse d'image temps réel et une démarche d'évaluations, forme un outil permettant d'organiser des réunions entre personnes distantes, comme des réunions de bureau d'étude, de la télévente, de l'enseignement à distance, etc.

Les environnements virtuels collaboratifs sont des espaces 3D permettant à plusieurs utilisateurs de travailler ensemble pour réaliser une tâche commune. Pour concevoir de tels environnements, qui supportent les interactions homme-homme, il est important d'étudier comment les hommes développent un référentiel commun pour collaborer. Notre travail a consisté à explorer la notion de référentiel commun sur laquelle s'appuie toute activité collaborative. Cette notion favorise la compréhension mutuelle des tâches communes entre partenaires à travers un échange permanent d'informations, explicites et implicites. L'objectif de ce travail a donc été de faciliter et d'enrichir l'activité d'élaboration du référentiel commun dans les environnements virtuels collaboratifs en tirant parti des caractéristiques de ces derniers. En effet, la conception des éléments liés au référentiel commun (mode de communication, construction de l'environnement et interactions) est primordiale pour assurer le fonctionnement collaboratif de l'activité. Deux études expérimentales ont été réalisées autour de deux situations concrètes. La première étude montre que l'ajout d'indices visuels permet d'améliorer l'élaboration du référentiel commun dans le cadre d'une tâche de manipulation d'objets. La deuxième étude montre que la communication haptique permet d'améliorer la construction du référentiel commun autour d'une tâche d'apprentissage d'un geste technique. Ces résultats contribuent à donner des recommandations pour la conception d'environnement virtuel qui supportent la collaboration. Ceci est une première étape dans la définition d'une méthodologie de conception pour ce type de systèmes.

Un jeu pédagogique constitue une déclinaison relative à l’apprentissage du concept de jeu sérieux (serious game). Ce type d'outil permet la ludification (gamification) de l'activité afin d'utiliser des éléments de jeu dans un contexte non ludique et conduit à catalyser l’attention, faire accroître l’engagement et augmenter la motivation des joueurs-apprenants dans les situations d’apprentissage. Les jeux pédagogiques reposent sur la mise en situation et l’immersion des apprenants, utilisant les ressorts ludiques dans des simulations axées vers la résolution de problèmes. Parmi des recherches antérieures, certains retours d’expériences font écho d’une trop grande artificialité de l’activité notamment par manque de contextualisation de l’apprentissage dans l’environnement d’utilisation des connaissances apprises. Nous avons proposé la mise en place un environnement mixte (physique et numérique) et l’utilisation de techniques collaboratives pour raffiner l’approche pédagogique. Ces orientations nous ont menés à la mise en place de ce que nous appelons des «Jeux Pédagogiques Collaboratifs Situés » (JPCS). Les deux questions de recherche qui nous ont été posées dans le cadre du projet SEGAREM et qui sont devenues les nôtres sont : 1/ comment accompagner les jeux sérieux par l’approche Réalité Augmentée (RA) et l'approche Interface Tangible (IT)? 2/ comment rendre la conception et la mise en œuvre des JPCS (Jeux Pédagogiques Collaboratifs Situés) plus explicite et plus systématique ? Les réponses que nous présentons dans cette thèse sont les suivantes : 1/ la conception et la mise en œuvre des pupitres interactifs supportant des objets réels augmentés, associés à un protocole de communication existant, proposant un support générique des techniques d’interaction détectée et de prise en compte du contexte physique d’utilisation ; 2/ une approche de production de JPCS se situant après l’étape de scénarisation ludo-pédagogique qui constitue notre cahier des charges. Nous avons basé notre approche sur des modèles pour permettre un support d’expression qui précise les caractéristiques des JPCS. Ces modèles sont soutenus par des éditeurs contextuels et produisent comme résultat des fichiers de descriptions en XML. La projection des descriptions obtenues sur une architecture générique d’exécution du JPCS permet une spécialisation pour obtenir une version exécutable. Dans les six modèles, certains sont adaptés des travaux antérieurs de l’équipe, d'autres issues de la littérature et les derniers sont directement proposés ici. Ces six modèles décrivent l’activité (un modèle d’orchestration de l’activité et un modèle de tâches), la structure de différents environnements, l’état initial de l’environnement et les conditions nécessaires d’un état final et les interactions possibles entre les joueurs et l’environnement. Nos travaux tant sur les pupitres que sur les modèles et le support d’exécution ont été concrétisés dans la mise en place de Lea(r)nIt. Ce JPCS avait pour but de consolider des acquis méthodologiques en Lean Manufacturing par l’utilisation et l’optimisation d’une chaîne de production simulée sur pupitres (supportant interactions tactiles, interactions tangibles et pouvant être assemblés) et sur téléphones mobiles (permettant la mobilité des joueurs-apprenants). / A Learning game is a declension of the serious game concept dedicated to the learning activity. A Learning game is based on a scenario and immersion of the learners with use of game mechanics on problem based simulation. The gamification concept is the use of game elements in a non-playful activity with as impact attention, motivation and engagement. However, some research feedback explains that too much artificiality on learning activity caused by a lack of contextualization of the activity on the professional environment. We propose to use Mixed Reality and Collaborative Supported Computer Work as technological solution to support situated and collaborative situation in aim to enhance pedagogical strategy and allow a better learning. We call it “Situated Collaborative Learning Game” (SCLG) as a concept of pedagogical tools to enhance learning of content with use of collaborative learning (when learners interactions is useful to learn), situated learning (when the environment context is meaningful) and human-physical objet interaction (with use of mixed reality, with kinesthetic and tangible interaction in augmented reality) and game based learning (when learner's motivation is improved by the learning activity). In these contexts, our two research questions are: 1 / How to create a serious games support by use of Augmented Reality (AR) approach and Tangible Interface (IT) approach? 2 / How to make design and development of SCLG (situated collaborative learning game) more explicit and systematic? We propose two solutions: 1/ the design and the production of four interactive desks with support of tangible interaction on and above the table. These devices are linked to a communication protocol which allows a generic support of technical interaction. 2/ A generic way to design the CSLG system, with integration of advanced human computer interaction support (as augmented reality and tangible interaction) and ubiquitous computing in Learning Games. For that, we propose, with a user centered oriented and model oriented design, a way to make a CSLG factory. For that, we propose use of six models to determinate the behavior of the CSLG. These six models describe learners’ activity (with use of three different models to follow the activity theory’s), the mixed game environment, deployment of entities on the environment, and human computer interactions. All of these models are linked by an orchestration model and can be project on a multi-agent multi-layers architecture by use of XML description file. We propose tools to help each step of our design and production process. Our work on interactive desks, on the six models and on the runtime support has been realized in the production of Lea(r)nIT. This SCLG consolidate methodological knowledge of Lean Manufacturing by use and optimization of a simulated chain production on four desks (which support touch and tangible interactions and can be assembled) and on mobile phones (to allow movement of learners).

Ces travaux de recherche se situent dans le domaine des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH) et s'intéressent plus spécifiquement au tutorat, activité fondamentale dans les formations mais pourtant encore aujourd'hui mal définie et peu institutionnalisée. Ainsi, il n'existe que très peu de formations au tutorat et peu d'outils pour aider à la réalisation de cette activité alors que paradoxalement de plus en plus d'enseignements médiés informatiquement sont proposés et nécessitent l'accompagnement des apprenants par un ou des tuteurs.<br />Partant d'une analyse des besoins des tuteurs, à partir d'une étude théorique et d'une étude de terrain, nous proposons de traiter cette problématique en concevant la plate-forme TE-Cap (« Tutoring Experience Capitalization »), fondée sur le concept de Communautés de Pratique (CoP). Nous adoptons une démarche de conception co-adaptative qui tend à faire évoluer la plate-forme en même temps que se précisent les besoins. Cette plate-forme a pour objectif de supporter les échanges, la confrontation et la mutualisation des expériences et des pratiques de ses utilisateurs afin de les amener à développer, de manière informelle et créative par l'entraide et la collaboration, des compétences et expertises, et à créer de nouvelles approches pour résoudre des problèmes. Construite sur la base d'un modèle d'Interconnexion de CoPs (ICP), proposé comme extension du concept de Constellation de CoPs (CCP), la plate-forme utilise une classification des connaissances s'inspirant de principes du Knowledge Management et du Web 2.0.<br />Ce modèle d'ICP est appliqué au tutorat dans la plate-forme TE-Cap mais concerne tout ensemble d'acteurs exerçant une même activité. Il vise à favoriser la création et le partage de connaissances à la fois dans le contexte local de pratique des acteurs (l'institution ou l'entreprise) et au niveau global de l'activité. L'interface homme-machine représente la base de connaissances de manière spatiale et interactive, de façon à rendre rapide l'ajout et la recherche de connaissances, grâce à un modèle d'indexation adapté aux thèmes liés à la communauté identifiée. Deux expérimentations ont été menées dans le cadre du tutorat afin d'évaluer la plate-forme avec des tuteurs de disciplines et pays différents.