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Interactions Homme-Machine

Laurence Hermant - 29/04/2013

Inria participe à la plus importante conférence internationale dédiée aux interactions homme-machine

Inria est partie prenante de l’organisation de l’édition 2013 de CHI, la plus importante conférence internationale dédiée aux interactions hommes machines, qui se tient du 27 avril au 2 mai au Palais des Congrès de Paris. Wendy Mackay, directrice de recherche Inria, responsable de l’équipe In-Situ (Inria Saclay Ile-de-France) préside la conférence. Michel Beaudouin-Lafon, Professeur à l’Université Paris-Sud et membre de l’équipe In-Situ copréside le programme technique.  Nicolas Roussel, Directeur de recherche Inria, chercheur au sein de l’équipe Mint (Inria Lille Nord-Europe) est co-responsable de la vitrine vidéo de la manifestation. CHI 2013 rassemblera près de 3000 personnes autour de nombreux rendez-vous : exposés scientifiques, démonstrations, cours, ateliers...

Au sein d’Inria, 5 équipes consacrent leurs travaux de recherche à l’étude de nouvelles interactions homme-machine (IHM) : 

Aviz (Analyse Visuelle)

  • Responsable de l'équipe : Jean-Daniel Fekete
  • Expertise : méthodes d'analyse et de visualisation de grandes quantités de données pour faciliter la compréhension rapide de ces données

Hybrid (3D interaction with virtual environments using body and mind)

  • Responsable de l'équipe : Anatole Lécuyer 
  • Expertise : interaction 3D avec des environnements virtuels, utilisant le corps et l’activité cérébrale

In-Situ (Interaction située)

  • Responsable de l'équipe : Wendy Mackay
  • Expertise : les interfaces situées, c'est-à-dire adaptées (ou adaptables) à leurs contextes d'usage et exploitant au mieux la complémentarité entre systèmes informatiques et utilisateurs humains

Mint (Méthodes et outils pour l'interaction à gestes)

  • Responsable de l'équipe : Laurent Grisoni
  • Expertise : méthodes et outils pour l’interaction tactile et gestuelle

Potioc (Popular interaction with 3d content)

  • Responsable de l'équipe : Martin Hachet
  • Expertise : rendre accessible à tous l'interaction avec des contenus 3D

De nombreuses autres équipes Inria mènent des travaux proches des problématiques IHM, notamment en robotique, en web sémantique… C’est ainsi que des travaux menés au sein de l’équipe Wimmics seront présentés à CHI 2013 (cf infra).

Plusieurs travaux associant des chercheurs Inria sont sélectionnés et présentés au cours de la conférence. Au total 9 articles ou notes, 4 démonstrations, 2 « travaux en cours », 1 atelier, 1 cours et 1 "special interest group" qui placent Inria parmi les plus importants contributeurs français.

Focus sur certains d’entre-eux.

Issus ou associant l’équipe Aviz

Spécialisée dans la visualisation de données pour aider à leur compréhension, l’équipe s’est intéressée au potentiel de représentations sous forme d’objets physiques 3D.Les chercheurs sont partis du constat que les sculptures de données sont des formes de visualisation physique de plus en plus populaires, essentiellement utilisées à des fins artistiques, éducatives ou de communication. Ils ont alors mené la première étude qui compare des visualisations physiques sous forme d’histogrammes 3D à des visualisations sur écran. Leur conclusion : la visualisation de données sous forme d’objets physiques que l’on peut manipuler améliore significativement la capacité de l’utilisateur à comprendre ces données et représente une nouvelle voie à explorer.Dans un contexte de développement de fab labs et d’utilisation d’imprimante 3D plus large, ce type de représentations représente un potentiel certain.

  • Titre de l’article : Evaluating the Efficiency of Physical Visualizations

Dans le cadre d'un autre travail, des chercheurs de l'équipe se sont intéressés aux techniques de représentations visuelles de données utilisées en neurosciences pour analyser les différentes formes de connexions dans le cerveau (connexions physiques et/ou fonctionnelles). A partir d’un travail de synthèse de travaux existants et d’entretiens avec des neuroscientifiques, ils ont étudié les méthodes d’analyse de connexions cérébrales qui nécessitent d’effectuer des comparaisons, pour voir les différences entre patients sains et malades ou suivre le développement d’une maladie par exemple. Toutes ces connexions peuvent être modélisées par un réseau dont les liens indiquent l’intensité de chaque connexion entre les régions du cerveau. Les auteurs de l'article ont créé et analysé plusieurs types de visualisations qui permettent une meilleure comparaison visuelle de deux réseaux. Ils ont étudié des visualisations des deux types de représentations généralement utilisées : l’une sous forme de matrice et l’autre sous forme de liens de nœuds. Leur conclusion basée sur une étude avec des utilisateurs potentiels : leur nouvelle visualisation sous forme de matrices est plus efficace pour permettre des comparaisons de données. Cet enseignement revêt toute son importance pour envisager le développement d’outils d’analyse autorisant la comparaison de données pondérées. Il est aussi utile pour le développement d’outils dans d’autres domaines tels que les réseaux sociaux ou les systèmes biologiques.

  • Titre de l’article (best paper) : Weighted Graph Comparison Techniques for Brain Connectivity Analysis

Issus de l'équipe Hybrid

Anatole Lécuyer, directeur de recherche Inria, responsable de l’équipe Hybrid, est co-éditeur avec trois autres confrères d’un livre intitulé  « Interactive Walking in Virtual Environments » qui paraît ce mois-ci chez Springer-Verlag.Ce livre propose un état de l’art des recherches et techniques permettant de se déplacer dans des univers virtuels. Il se présente comme une future référence pour tous les étudiants, chercheurs ou industriels qui s’intéressent à ce défi scientifique et technologique : « comment transposer la marche et la locomotion humaine dans des systèmes de réalité virtuelle ? »Au moment où ce livre sort dans le commerce, les auteurs proposent un cours sur ce sujet dans le cadre de CHI 2013. Dans l’espace « Interactivity », l’équipe Hybrid propose la démonstration d’un nouveau type de fauteuil, le « Hapseat » ou fauteuil haptique, fruit d’une collaboration avec Technicolor et l’Irisa.Toute personne installée dans ce fauteuil peut expérimenter de nouvelles sensations de mouvements générées au niveau des accoudoirs et de l’appui-tête. Nouveauté ? ce n’est pas le fauteuil qui bouge mais bien les accessoires pré-cités qui intègrent des technologies de retour d’effort.Cette innovation technologique s’inscrit notamment dans la poursuite de travaux menés précédemment avec Alain Berthoz, Professeur honoraire de la Chaire de physiologie de la perception et de l'action du Collège de France avec qui les chercheurs ont explicité un phénomène d'illusion sensorielle (un sentiment de mouvement de son corps) en présence de ces stimulations haptiques (ces forces appliquées sur le corps).

  • Titre de la démonstration : “HapSeat: A Novel Approach to Simulate Motion in a Consumer Environment

Issus ou associant l’équipe In-Situ

Deux articles associant des chercheurs de l'équipe ont été sélectionnés à CHI 2013 :

Dans le cadre plus général des environnements multi-surface, les chercheurs d'In-Situ ont aussi exploré une nouvelle méthodologie de modélisation et de conception des techniques d'interaction, basée sur l'engagement corporel des utilisateurs. En effet, les systèmes interactifs actuels se démarquent de plus en plus du simple ordinateur de bureau et sont composés de multiples dispositifs d'entrée et surfaces d'affichage utilisés conjointement : murs d'images, tables interactives, smartphones et tablettes, télévisions interactives et dispositifs de capture de mouvement. Dans ce cadre, l'utilisateur n'est plus installé devant un clavier et une souris en face d'un écran, mais peut se déplacer dans un environnement interactif, interagir avec un smartphone voir même sur son propre corps, tout en observant les résultats de ses actions sur une surface d'affichage déportée. Ces nouveaux modes d'interaction posent des problèmes de compatibilité des actions corporelles que ne prennent pas en compte les méthodes traditionnelles de description de l'interaction, centrées principalement sur la technologie employée et la tâche à réaliser. Les chercheurs d'In-Situ ont donc proposé un nouvel espace de conception centré sur les relations entre l'environnement interactif (entrée et sortie) et l'engagement corporel de l'utilisateur. Cet espace de conception permet de décrire les techniques d'interaction de la littérature, d'étudier leur combinaison, ainsi que d'en estimer l'impact sur l'engagement corporel de l'utilisateur. Cette nouvelle méthodologie est illustrée par l'étude approfondie d'une nouvelle combinaison de techniques d'interaction pour les environnements multi-surface, pour à terme en faire un outil prédictif d'aide à la conception.

  • Titre de l'article : Body-centric design space for multi-surface interaction (mention honorable)

Dans le cadre de ses recherches sur les murs d'écran très haute résolution, l'équipe s'est intéressée aux dispositifs permettant de sélectionner à distance mais avec une grande précision les objets graphiques affichés sur ce nouveau type de surface. En collaboration avec deux universités canadiennes, les chercheurs d'In-Situ ont conçu et évalué plusieurs techniques de pointage permettant d'effectuer ces tâches de manière efficace, tout en tenant compte du fait que la sélection d'objets à distance n'est qu'une des interactions entre le mur d'écran et l'utilisateur. Ces techniques utilisent des tablettes ou smartphones comme dispositifs d'entrée, couplés pour certaines d'entre elles à des données concernant l'orientation de la tête de l'utilisateur par rapport au mur d'écran. Savoir où l'utilisateur regarde permet en effet de prédire la zone dans laquelle se trouve l'objet qu'il souhaite sélectionner, information qui peut être utilisée pour faciliter ces opérations de pointage à distance. Alors que la plupart des travaux précédents dans le domaine se sont limités à l'étude du pointage seul, isolé des autres interactions, ce projet avait pour but de concevoir  des techniques à la fois efficaces en termes de performance et peu consommatrices d'espace sur les dispositifs d'entrée (tablette ou smartphone), ce afin de disposer de suffisamment d'espace sur ces dispositifs pour y placer d'autres éléments de contrôle permettant d'interagir avec les données visualisées sur le mur d'écran.

  • Titre de l'article : High-precision pointing on large wall displays using small handheld devices

Dans l’espace exposition, l’équipe présente trois démonstrations dont :

PaperTonnetz , une technologie qui permet de composer de la musique à partir de représentations de tonalité figurant sur du papier interactif. L’utilisateur est ainsi invité à créer des mélodies en dessinant sur l’interface de papier.

  • Titre de la démonstration : PaperTonnetz: Supporting Music Composition with Interactive Paper

et deux démonstrations de travaux utilisés pour consolider, diffuser ou mettre à disposition le programme de la manifestation de manière interactive :

  • la première "Cobi (pour Communitysourcing Large-Scale Conference Scheduling) " intègre des technologies de crowdsourcing et a permis à toute la communauté participant à CHI de planifier le programme de la conférence.
  • la seconde, "The CHI’13 Interactive Schedule"  permet aux participants de naviguer dans les vidéos de présentation des interventions pour les aider à choisir celles auxquelles ils souhaitent assister.

Issus ou associant l'équipe Mint

Le geste d'interaction, s'il est au cœur de l'intérêt de Mint, adresse en tant que tel une gamme très large de problèmes, dans la mesure où toute action utilisateur, pour les systèmes d'interaction couramment utilisés, se concrétise le plus souvent par un geste, que celui-ci consiste en frapper la touche d'un clavier, prendre et bouger une souris, ou tracer un motif qui va être interprété par l'application pour exécuter une commande. Ces trois contextes soulèvent des questions spécifiques, et font tout trois l'objet d'étude de la part de Mint.

À l’heure des smartphones et tablettes où un simple effleurement d’écran peut faire des miracles, des chercheurs en Interaction Homme-Machine dressent le constat que certaines interfaces plus anciennes restent parfaitement adaptées à certaines tâches. Ces chercheurs présentent ainsi deux travaux sur le clavier et la souris qui montrent qu’il reste des choses à apprendre sur ces périphériques et qu’ils ont encore de beaux jours devant eux !Les chercheurs de l’équipe Mint se sont intéressés au plus petit déplacement qu’une personne peut produire avec une souris donnée. L’objectif : déterminer la "résolution utile" de cette personne avec cette souris. Car à quoi sert de proposer des souris à très haute résolution si leurs utilisateurs sont incapables d’une telle précision ? La résolution utile mesurée dans cette étude est de fait bien inférieure à celle de la souris considérée. Elle est néanmoins supérieure à celle de la majorité des écrans actuels, ce qui permet à nos chercheurs de poursuivre leurs travaux sur "l’interaction subpixel", afin de combiner au mieux les capacités humaines et celle des objets numériques.

  • Titre de l’article : How Low Can You Go? Human Limits in Small Unidirectional Mouse Movements

Les chercheurs de Mint ont également étudié le potentiel d’interaction offert par les claviers. Ils ont constaté que les raccourcis clavier sont une méthode efficace pour choisir des commandes, mais qu’ils sont malgré tout sous-utilisés. Pour remédier à cela, ils ont mis au point un clavier d’un genre nouveau, "Métamorphe", dont les touches peuvent être individuellement levées ou baissées et sont équipées de capteurs de force. Métamorphe augmente ainsi le clavier traditionnel avec des retours haptiques et visuels que les chercheurs ont pu exploiter avec succès pour faciliter l’utilisation des raccourcis clavier. 

  • Titre de l’article : Métamorphe: Augmenting Hotkey Usage with Actuated Keys

Lorsqu'on utilise le tracé de motif, soit le troisième type de geste précédemment évoqué, l'enjeu est de tirer parti de toutes ses potentialités, notamment avec des systèmes d'interaction multi-tactiles, qui sont de plus en plus couramment utilisés. Un article court a été accepté à CHI montrant que,  pour les cas d'usages où le geste définit des symboles pour commander l'application, on peut de manière fiable utiliser la taille du symbole tracé  comme élément signifiant. Nous montrons, sur le cas de trois tailles différentes, que la dimension d'un motif tracé est un paramètre du geste gérable par l'utilisateur, et discriminable de manière non-ambigüe par l'application. Un modèle, issu de l'expérience, est fourni pour cette catégorisation. A partir de ce résultat, on peut par exemple imaginer une application permettant à l'utilisateur d'accéder à trois commandes via un seul motif, simplement en changeant la taille de celui-ci. 

  • Titre de l'article: Small, Medium, or Large? Estimating the User-Perceived Scale of Stroke Gestures

Issu de l’équipe Wimmics

La modélisation des utilisateurs est une étape de la conception des Interfaces  – et plus généralement – des Interactions Humain-Machine (IHM) indispensable si l’on veut adapter au mieux ces IHM aux utilisateurs. Modéliser les utilisateurs consiste à identifier et caractériser les types principaux d’utilisateurs potentiels des IHM et à élaborer des scénarii d’interaction impliquant ces utilisateurs. Cette caractérisation et cette scénarisation impacteront  la conception des IHM. L’une des méthodes les plus connues de modélisation des utilisateurs est la méthode dite des personas (Cooper). Comme son nom l’indique, la méthode des personas vise la modélisation d’individus. Or certaines IHM (IHM de réseaux sociaux, de wikis ou de systèmes de travail collaboratif, par exemple) s’adressant à des collectifs (équipes de travail, groupes d’amis, familles, communautés), il est apparu nécessaire de modéliser ces collectifs et de se doter par conséquent de méthodes permettant de représenter des personas interagissant au sein de collectifs. L’une des méthodes proposées récemment est la méthode dite des personas collaboratifs (Matthews, Whittaker, Moran, & Yuen, 2011). Une critique a cependant été émise par des praticiens à l’encontre de cette méthode : elle a tendance à produire des personas « trop optimistes » ; autrement dit, les personas élaborés ne rendent pas compte des dysfonctionnements (conflits par exemple) pouvant survenir au sein des collectifs. Or adapter les IHM aux utilisateurs, c’est aussi les adapter à ces dysfonctionnements potentiels. C’est pour être en mesure de réaliser cette adaptation qu’Alain Giboin propose une modification de la méthode des personas collaboratifs qui permettra d’identifier et de modéliser les dysfonctionnements potentiels des collectifs.

  • Titre du travail en cours ou “work in progress” présenté : Emphasizing Dysfunctional Group Dynamics in Collaboration Personas: Specification of an Approach

IHM 2013 du 12 au 15 novembre 2013 à Bordeaux :

Inria au cœur d’un prochain rendez-vous dédié aux Interactions Homme-Machine

Inria s’associe à l’AFIHM (Association Francophone d’Interaction Homme-Machine) pour organiser IHM 2013,  sa 25ème conférence annuelle, à Bordeaux du 12 au 15 novembre 2013. Martin Hachet, chercheur Inria qui dirige l’équipe Potioc du centre Inria Bordeaux – Sud Ouest et Nicolas Roussel, chercheur Inria au sein de l’équipe Mint du centre Inria Lille - Nord Europe président la conférence. IHM 2013  a la volonté de favoriser les synergies entre les domaines académiques et industriels, et est l’occasion annuelle de rassembler tous les représentants francophones de la discipline.

Mots-clés : CHI 2013 Interactions Homme Machine IHM

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