L’informatique spatiale, nouveau paradigme de l’Interaction Humain-Machine

lundi 15 juin 2020

Woman in VR headset touching virtual objects

(c) illustration d’entête Yanalya sur Freepik

ACM CHI, la conférence ACM qui traite des facteurs humains dans les systèmes informatiques, est l’une des conférences les plus importantes dans le domaine de l’informatique, son index H5 étant de 87. Elle se place également parmi les 17 « meilleures conférences » qui interviennent dans le classement de Shanghai. Fort de quatre articles et d’un atelier acceptés par les organisateurs de l’édition 2020, c’était l’occasion pour Jan Gugenheimer, maître de conférences spécialisé dans l’interaction Humain-machine à Télécom Paris, de présenter son domaine de recherche.

Jan Gugenheimer a rejoint l’équipe de recherche Design, Interaction, Visualization & Applications (DIVA) du LTCI en janvier 2020. Après avoir obtenu une licence en informatique, il a commencé à s’intéresser à l’IHM (Interaction Humain-Machine) au cours de son Master et de son doctorat à l’université d’Ulm en Allemagne. Il s’est ensuite rendu dans de nombreux pays et a notamment passé quelques mois au Media Lab du MIT et chez Microsoft Research à Redmond, afin de porter un nouveau regard sur son domaine de recherche.

« En ce qui me concerne, l’IHM se situe à la croisée de l’informatique, de la psychologie et de la sociologie. Les humains et les technologies cohabitent et ce qui m’intéresse, c’est la façon dont ils peuvent interagir de façon efficace et aussi la manière dont la maîtrise de cette technologie a des conséquences pour les individus et pour la société. Plus précisément, mon sous-domaine concerne la réalité mixte (RM), un terme qui regroupe réalités virtuelle (RV) et augmentée (RA). Mes recherches ne se concentrent pas sur des difficultés technologiques spécifiques, celles-ci étant du ressort des sociétés qui proposent ces dispositifs. Je m’intéresse principalement à notre façon d’interagir avec la technologie et la manière dont nous l’intégrons dans notre quotidien », explique le jeune chercheur.

Des lignes de commande à l’informatique spatiale (spatial computing)

Malgré l’absence d’une définition qui fasse l’unanimité sur ce que signifie la réalité mixte (les spécialistes du domaine utilisent chacun des variantes), on cite souvent celle que Paul Milgram a proposée dans un article publié en 1994. Selon lui, la réalité mixte se situe dans un large éventail entre les deux extrêmes que sont la virtualité absolue d’une part et la réalité absolue d’autre part.

Et Jan Gugenheimer de détailler : « La réalité mixte est la nouvelle expression à la mode. En fait, je préfère parler du modèle sous-jacent, à savoir l’informatique spatiale. Notre capacité à proposer des contenus numériques et interagir avec eux dans notre espace propre et la façon dont nous le faisons influence les individus et la société – cet impact est au cœur de mes recherches. L’histoire de l’IHM nous montre que le premier modèle a été celui de l’interface via les lignes de commande : la seule communication possible avec un ordinateur s’effectuait en effet en saisissant des commandes. Le deuxième, l’interface graphique avec l’utilisateur, est celui que nous utilisons tous les jours sur nos ordinateurs et smartphones. À l’avenir, peu importe qu’il s’agisse de réalité virtuelle, augmentée ou mixte, nous ne serons plus dans un monde bidimensionnel. En effet, le troisième modèle sera celui de l’informatique spatiale. »

L’avenir de l’IHM

Pour un domaine en pleine effervescence comme celui de l’IHM, les conférences internationales s’avèrent plus pertinentes que les revues. ACM CHI est la conférence la plus ancienne mais aussi la plus importante, avec un taux d’acceptation d’environ 20 %. Cette année, quatre articles de Jan Gugenheimer CHI 2020 [1-4] ainsi qu’un atelier [5], ont été retenus par les organisateurs de l’événement. Il s’est même vu décerner un Best Paper Honorable Mention Award (octroyé aux publications parmi les 5% meilleures) pour un de ses articles [3].

Trois de ses publications concernent des problématiques spécifiques de réalité augmentée et virtuelle telles que les erreurs d’entrée [2], le dessin en trois dimensions [4] ou la possibilité d’utiliser la technologie de réalité augmentée pour créer des objets imprimés en 3D plus facilement [1].

« À l’instar du smartphone qui n’a pas rendu obsolète l’ordinateur personnel, les technologies futures en informatique spatiale, telles que les casques VR, les lunettes connectées ne nous empêcheront probablement pas de continuer à nous servir de nos smartphones. En revanche, elles ouvriront de nouveaux horizons, proposeront d’autres services sur lesquels nous nous penchons encore. »

Par exemple, l’article récompensé par un Honorable Mention Award [3] examine la façon dont nous pouvons développer un système de communication entre les voitures et les usagers vulnérables comme les personnes aveugles, de façon à ce que les systèmes de conduite autonome prennent également en compte les besoins spécifiques de ces populations. Les chercheurs ont réalisé plusieurs études qui utilisent la RV pour analyser les scénarios du futur.

Les activités de l’équipe Design, Interaction, Visualization & Applications (DIVA) se concentrent sur la recherche fondamentale et appliquée sur l’interaction Humain-machine (IHM). Les recherches mettent l’accent sur le double défi de représenter et de manipuler de plus en plus de données, et de le permettre non seulement sur des ordinateurs standard, mais également sur de petits appareils mobiles et non traditionnels. L’équipe publie régulièrement à ACM CHI ainsi qu’à ses conférences satellites comme ACM UIST (User Interface Software and Technology), avec de très bons résultats : jusqu’à 7 articles acceptés en une seule année.

Facteurs éthiques, sociaux et politiques

« Par ailleurs, un atelier intitulé : « Examen des conséquences potentiellement abusives sur le plan éthique, social et politique de la recherche en réalité mixte dans le cadre de l’IHM » (Exploring Potentially Abusive Ethical, Social and Political Implications of Mixed Reality Research in HCI) a été accepté. L’idée ici est de réfléchir à notre responsabilité, en tant que communauté IHM, quant aux contours de cette technologie émergente et aux problèmes que nous risquerions d’engendrer. »

Les technologies VR et AR sont généralement très appréciées. Néanmoins, en tant que concepteurs de ces technologies, les chercheurs portent une lourde responsabilité. À titre d’exemple, les smartphones sont au cœur d’un grand débat sur leurs propriétés addictives, qui sont à mettre en relation avec le modèle économique des grands réseaux sociaux. D’ailleurs c’est la recherche en IHM qui a donné lieu à la technologie dite « persuasive » (ou « nudge » en anglais).

« Désormais, l’enjeu consiste à étudier des scénarios potentiellement négatifs, dont le but est de comprendre ce qui pourrait rendre ces technologies abusives ou donner lieu à des retombées négatives pour les usagers. Il faut en parler dès maintenant car une fois que cette technologie sera disponible, il sera trop tard pour aborder ce débat. »

Sources

[1]Mix&Match: Towards Omitting Modelling Through In-situ Remixing of Model Repository Artifacts in Mixed Reality
https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3313831.3376839
https://dl.acm.org/doi/fullHtml/10.1145/3313831.3376839

[2] Understanding the Heisenberg Effect of Spatial Interaction: A Selection Induced Error for Spatially Tracked Input Devices
https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3313831.3376876
https://dl.acm.org/doi/fullHtml/10.1145/3313831.3376876

[3] Towards Inclusive External Communication of Autonomous Vehicles for Pedestrians with Vision Impairments
https://dl.acm.org/doi/10.1145/3313831.3376472

[4] VRSketchIn: Exploring the Design Space of Pen and Tablet Interaction for 3D Sketching in Virtual Reality
https://dl.acm.org/doi/10.1145/3313831.3376628

[5] Exploring Potentially Abusive Ethical, Social and Political Implications of Mixed Reality Research in HCI
https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3334480.3375180