Du fait de la disponibilité de capteurs éléctroniques de plus en plus puissant, la dernière décennie a vu la popularisation de nouveaux dispositifs mobiles, comme les téléphones intelligents (smartphone), et même des dispositifs miniatures comme ceux de l'informatique portée. Ces nouveaux dispositifs apportent de nouveaux problèmes interactionnels, du fait de la petite taille de l'écran et du problème du "fat-finger" (lors de l'interaction, une large portion de l'écran se retrouve occultée par le doigt, et les tâches de pointage perdent en précision. L'objectif de ce travail est double : 1) d'acquérir une meilleure compréhension du pointage sur les petits dispositifs mobiles, grâce à une étude poussée de la loi Fitts, 2) de créer de nouvelles techniques d'interaction afin d'augmenter la bande passante interactionnelle entre l'utilisateur et le dispositif / Thanks to the availability of powerful miniaturized electronic coponents, this last decade have seen the popularization of small mobile devices such as smartphones, and even smaller devices for wearable computing. These new devices bring new interaction problems, such as the small size of the screen and the "fat-finger" problem (a relatively large portion of the sreen is occluded and pointing lacks precision). the objective of the work reported here is twofold : 1) to aquire a better understanding of pointing on small devices, thanks to an advanced study of Fitts' law, 2) to design new interaction techniques for increasing the interaction bandwidth between the user and the device.

La loi de Fitts, qui relie le temps de mouvement MT dans une tache de pointage aux dimensions de la cible visée D et W est usuellement exprimée à partir d’une imitation de la formule de la capacité de Shannon MT = a + b log 2 (1 + D/W). Toutefois, l’analyse actuelle est insatisfaisante: elle provient d’une simple analogie entre la tache de pointage et la transmission d’un signal sur un canal bruité sans qu’il n’y ait de modèle explicite de communication.Je développe d’abord un modèle de transmission pour le pointage, où l’indice de difficulté ID = log 2 (1 + D/W) s’exprime aussi bien comme une entropie de source et une capacité de canal, permettant ainsi de réconcilier dans un premier temps l’approche de Fitts avec la théorie de l’information de Shannon. Ce modèle est ensuite exploité pour analyser des données de pointage récoltées lors d’expérimentations contrôlées mais aussi en conditions d’utilisations réelles.Je développe ensuite un second modèle, focalisé autour de la forte variabilité caractéristique du mouvement humain et qui prend en compte la forte diversité des mécanismes de contrôle du mouvement: avec ou sans voie de retour, par intermittence ou de manière continue. À partir d’une chronométrie de la variance positionnelle, évaluée à partir d’un ensemble de trajectoires, on remarque que le mouvement peut-être découpé en deux phases: une première où la variance augmente et une grande partie de la distance à couvrir est parcourue, est suivie d’une deuxième au cours de laquelle la variance diminue pour satisfaire les contraintes de précision requises par la tache.Dans la deuxième phase, le problème du pointage peut-être ramené à un problème de communication à la Shannon, où l’information est transmise d’une“source” (variance à la fin de la première phase) à une “destination” (extrémité du membre) à travers un canal Gaussien avec la présence d’une voie de retour.Je montre que la solution optimale à ce problème de transmission revient à considérer un schéma proposé par Elias. Je montre que la variance peut décroitre au mieux exponentiellement au cours de la deuxième phase, et que c’est ce résultat qui implique directement la loi de Fitts. / Fitts’ law, which relates movement time MTin a pointing task to the target’s dimensions D and Wis usually expressed by mimicking Shannon’s capacityformula MT = a + b log 2 (1 + D/W). Yet, the currentlyreceived analysis is incomplete and unsatisfactory: itstems from a vague analogy and there is no explicitcommunication model for pointing.I first develop a transmission model for pointing taskswhere the index of difficulty ID = log 2 (1 + D/W) isthe expression of both a source entropy and a chan-nel capacity, thereby reconciling Shannon’s informa-tion theory with Fitts’ law. This model is then levera-ged to analyze pointing data gathered from controlledexperiments but also from field studies.I then develop a second model which builds on thevariability of human movements and accounts for thetremendous diversity displayed by movement control:with of without feedback, intermittent or continuous.From a chronometry of the positional variance, eva-luated from a set of trajectories, it is observed thatmovement can be separated into two phases: a firstwhere the variance increases over time and wheremost of the distance to the target is covered, follo-wed by a second phase where the variance decreasesuntil it satisfies accuracy constraints. During this se-cond phase, the problem of aiming can be reduced toa Shannon-like communication problem where infor-mation is transmitted from a “source” (variance at theend of the first phase), to a “destination” (the limb ex-tremity) over a “channel” perturbed by Gaussian noisewith a feedback link. I show that the optimal solution tothis transmission problem amounts to a scheme firstsuggested by Elias. I show that the variance can de-crease at best exponentially during the second phase,and that this result induces Fitts’ law.

La sélection de cibles en mouvement est une tâche courante et complexe dans l'interaction homme-machine (IHM) en général et en particulier dans le domaine de la réalité virtuelle (RV). La prédiction de l'action est une solution intégrale pour aborder les problèmes liés à l'interaction. Cependant, les techniques actuelles de prédiction sont basées sur le suivi continu des actions de l'utilisateur sans prendre en compte la possibilité que les actions d'atteinte d'une cible puissent avoir une composante importante préprogrammée—cette théorie est appelé la théorie du contrôle préprogrammé.En se basant sur la théorie du contrôle préprogrammé, cette thèse explore la possibilité de prédire les actions, avant leur exécution, de sélection d'objets en mouvement. Plus spécifiquement, trois niveaux de prédiction d'action sont étudiés : 1) la performance des actions, mesurée par le temps de mouvement (TM) nécessaire pour atteindre une cible, 2) la difficulté prospective (DP), qui représente la difficulté subjective de la tâche estimée avant son exécution, 3) l'intention de l'utilisateur, qui indique la cible visée par l'utilisateur.Dans le cadre de cette thèse, des modèles de prédiction d'intention sont développés à l'aide des arbres de décision ainsi que des fonctions de classement—ces modèles sont évalués dans deux expériences en RV. Des modèles 1-D et 2-D de DP pour des cibles en mouvement basés sur la loi de Fitts sont développés et évalués dans une expérience en ligne. Enfin, des modèles de TM avec les mêmes caractéristiques structurelles des modèles de DP sont évaluées dans une expérience 3-D en RV. / Selection of moving targets is a common, yet complex task in human–computer interaction (HCI), and more specifically in virtual reality (VR). Action prediction has proven to be the most comprehensive enhancement to address moving-target selection challenges. Current predictive techniques, however, heavily rely on continuous tracking of user actions, without considering the possibility that target-reaching actions may have a dominant pre-programmed component—this theory is known as the pre-programmed control theory.Thus, based on the pre-programmed control theory, this research explores the possibility of predicting moving-target selection prior to action execution. Specifically, three levels of action prediction are investigated: 1) action performance measured as the movement time (MT) required to reach a target, 2) prospective difficulty (PD), i.e., subjective assessments made prior to action execution; and 3) intention, i.e., the target that the user plans to reach.In this dissertation, intention prediction models are developed using decision trees and scoring functions—these models are evaluated in two VR studies. PD models for 1-D, and 2-D moving- target selection tasks are developed based on Fitts' Law, and evaluated in an online experiment. Finally, MT models with the same structural form of the aforementioned PD models are evaluated in a 3-D moving-target selection experiment deployed in VR.

Des études sur des personnes valides montrent que la saisie est plus rapide sur un clavier physique de type AZERTY (75 mots par minute) plutôt que sur un clavier virtuel de type AZERTY par désignation (25 mots par minute). Cette réduction de vitesse est aussi observée lors d'activités de saisie par des personnes handicapées avec le clavier ambigu UKO. Au contraire, d'autres travaux ont montré l'apport de l'optimisation de l'agencement spatial des touches pour la saisie, en situation de mobilité pour le clavier OPTI et le clavier Metropolis et en situation de bureau pour le clavier GAG.<br /><br />Ainsi, pour comprendre et qualifier ces troubles moteurs, nous avons besoin d'étudier les activités motrices en situation en appliquant la loi de psychomotricité. <br />Cette étude a un double enjeu (intérêt théorique et technologique) : la compréhension des troubles moteurs et la conception des systèmes de suppléance (tels que les claviers virtuels) fondés sur des techniques d'interaction de pointage. <br /><br />L'objectif est de proposer une modélisation des performances motrices (et perceptives à termes) de notre population d'étude pour prédire le temps de déplacement et de recherche de cibles. Pour atteindre cet objectif, nous avons étudié l'atteinte de cibles à 1 dimension. Ces modèles sont ensuite appliqués à l'étude de l'utilisabilité d'un clavier logiciel.

Le génie logiciel a pour but de créer des outils logiciels qui permettent de résoudre des problèmes particuliers d’une façon facile et efficace. À cet égard, l’ingénierie dirigée par les modèles (IDM), facilite la création d’outils logiciels, en modélisant et transformant systématiquement des modèles. À cette fin, l’IDM s’appuie sur des workbenches de langage : des environnements de développement intégré (IDE) pour modéliser des langages, concevoir des modèles, les exécuter et les vérifier. Mais l’utilisation des outils est loin d’être efficace. Les activités de l’IDM typiques, telles que la création d’un langage de domaine dédié ou créer une transformation de modèles, sont des activités complexes qui exigent des opérations souvent répétitives. Par conséquent, le temps de développement augmentate inutilement. Le but de ce mémoire est de proposer une approche qui augmente la productivité des modélisateurs dans leurs activités quotidiennes en automatisant le plus possible les tâches à faire dans les outils IDM. Je propose une solution utilisant l’IDM où l’utilisateur définit un flux de travail qui peut être paramétré lors de l’exécution. Cette solution est implémentée dans un IDE pour la modélisation graphique. À l’aide de deux évaluations empiriques, je montre que la productivité des utilisateurs est augmentée et amééliorée. / Software engineering aims to create software tools that allow people to solve particular problems in an easy and efficient way. In this regard, Model-driven engineering (MDE) enables to generate software tools, by systematically modeling and transforming models. In order to do this, MDE relies on language workbenches: Integrated Development Environment (IDE) for engineering modeling languages, designing models executing them and verifying them. However, the usability of these tools is far from efficient. Common MDE activities, such as creating a domain-specific language or developing a model transformation, are nontrivial and often require repetitive tasks. This results in unnecessary risings of development time. The goal of this thesis is to increase the productivity of modelers in their daily activities by automating the tasks performed in current MDE tools. I propose an MDE-based solution where the user defines a reusable workflow that can be parameterized at run-time and executed. This solution is implemented in an IDE for graphical modeling. I also performed two empirical evaluations in which the users’ productivity is improved.