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Analyse de traces d'activité pour la modélisation cognitive :
par GEORGEON Olivier
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2008
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Université Lumière Lyon 2
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Table des matières
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Tableaux
Page de titre
Remerciements
Résumé
Contrat de diffusion
Épigraphe
Introduction
Problématique
Contexte général
Organisation générale de la thèse
1. La recherche en ergonomie cognitive : le rôle moteur de l'ergonome
1.1. Le cadre théorique de l’ergonomie cognitive
1.1.1. Contexte historique
1.1.2. Comprendre l'activité d'un opérateur
1.1.2.1. Le positionnement de l'ergonome comme sujet épistémologique
1.1.2.2. Objet d’étude de l’ergonomie : l'activité d'un opérateur humain
1.1.3. L’ergonomie des activités comportant une dimension cognitive
1.1.4. Une approche de la cognition « située » et « écologique »
1.1.5. L’analyse de l’activité
1.1.6. Conclusion
1.2. Comprendre l’activité : Questions epistémologiques
1.2.1. Problématique épistémologique
1.2.1.1. Quel statut épistémologique de l’activité en sciences humaines ?
1.2.1.2. Quel statut épistémologique de la vie mentale du sujet ?
1.2.2. Les réponses classiques en sciences humaines
1.2.2.1. Exprimer l’observation dans le langage de la théorie
1.2.2.2. Les étapes classiques de l’épistémologie génétique de Piaget
1.2.3. Les réponses de l’ingénierie des connaissances
1.2.4. Les réponses en philosophie des sciences
1.2.4.1. L’épistémologie évolutionniste comme sélection d’explications résistantes à la réfutation
1.2.4.2. L’épistémologie pragmatique : la signification est fondée par l’usage
1.2.4.3. Les épistémologies constructivistes : la connaissance comme produit d’une activité cognitive
1.2.5. Conclusion
1.2.5.1. Une analyse itérative de l’activité
1.2.5.2. Une production pragmatique d’explications
1.2.5.3. Une approche pragmatique de la subjectivité de l'opérateur
1.2.5.4. Une connaissance construite par l’ergonome
2. L'opérateur humain en ergonomie cognitive : cas du conducteur automobile
2.1. Introduction
2.2. Le cadre de la psychologie cognitive
2.2.1. Introduction philosophique
2.2.1.1. La question de la conscience
2.2.1.2. Représentations mentales
2.2.2. Le cerveau comme système de traitement de l’information
2.2.3. Les modèles structuraux de la mémoire humaine
2.2.4. Les représentations mentales dans les activités dynamiques
2.2.5. Les apports de la théorie des Schémas
2.2.6. Les apports de la théorie de la conscience de la situation
2.2.7. Les niveaux de contrôle de l'activité
2.2.8. Conclusion sur l’apport de la psychologie cognitive
2.3. La Simulation cognitive
2.3.1. Introduction
2.3.2. Les "frameworks" de simulation cognitive
2.3.3. La simulation cognitive de haut niveau d'abstraction
2.3.4. La simulation cognitive de bas niveau
2.3.5. Conclusion sur la simulation cognitive
2.4. L’état de l’art de la modélisation cognitive de la conduite automobile
2.4.1. Introduction : l'activité de conduite automobile
2.4.2. Bases historiques de la modélisation de l'activité de conduite
2.4.2.1. La modélisation de la tâche dans années 1960-1970
2.4.2.2. Les modèles de sécurité dans les années 1970-1990
2.4.2.3. Niveaux stratégique, tactique, opérationnel de Michon
2.4.3. Les modèles contrôle / commande.
2.4.4. Les schémas tactiques de conduite automobile
2.4.5. Les modèles de simulation cognitive
2.4.5.1. Simulation cognitive de haut niveau
2.4.5.2. Simulation cognitive de bas niveau
2.4.6. La catégorisation par apprentissage automatique
2.4.7. L'exemple des changements de voie sur autoroute
2.5. Conclusion : problématique en ergonomie
3. Une méthodologie basée sur des instruments d’observation et d’analyse
3.1. Introduction
3.2. Méthodologies d’observation de l’activité
3.2.1. L'observation directe de l'activité par l'ergonome
3.2.2.Traçage instrumenté de l'activité
3.2.3. Notion de « trace d’activité »
3.3. Explicitation de l’activité par l'opérateur
3.3.1. La verbalisation pendant l’activité
3.3.2. Les entretiens d'explicitation
3.3.3. La technique de l'auto-confrontation
3.4. Analyse des traces d’activité
3.4.1. L'étude de cas
3.4.2. L'analyse exploratoire de données séquentielles
3.4.3. Conclusion
3.5. Conclusion : problématique méthodologique
4. Conception d’instruments informatiques pour l’analyse de traces d’activité
4.1. L’apport de l’ingéniérie des connaissances
4.1.1. Introduction à l'ingénierie des connaissances
4.1.2. Acquisition des connaissances
4.1.3. La découverte de connaissances à partir de données
4.1.4. Les outils de modélisation des connaissances
4.1.5. Modèle du domaine et ontologie
4.1.6. Conclusion sur l'apport de l'Ingénierie des Connaissances
4.2. L'exploitation des traces d’interaction : Etat de l’art
4.2.1. Introduction
4.2.2. Outils d'analyse de données séquentielles d’interaction
4.2.3. La visualisation de données séquentielles
4.2.4. Limites des outils existant
4.3. La modélisation des traces d’interaction
4.3.1. Introduction
4.3.2. Le raisonnement à partir d’expérience tracée
4.3.3. Modélisation des traces sous forme de graphes conformes à une ontologie
4.3.4. Les systèmes à base de traces
4.4. Les outils informatiques pour la construction d'un système à base de trace
4.4.1. Le formalisme de graphe RDF
4.4.2. Le langage de définition d'ontologie RDF-Schema
4.4.3. L'éditeur d'ontologie Protégé
4.4.4. La syntaxe RDF/XML
4.4.5. Le langage de requête Sparql
4.4.6. Le format de visualisation graphique SVG
4.4.7. Les transformations XSLT
4.5. Conclusion : problématique en ingénierie des connaissances
5. L’atelier Abstract
5.1. L'architecture logicielle
5.1.1. Le système de collecte
5.1.1.1. L’outil de discrétisation des données numériques
5.1.1.2. L'outil de validation de la trace collectée
5.1.2. Le système à base de traces
5.1.2.1. L'outil d'import de la trace collectée
5.1.2.2. L’outil de transformation
5.1.2.3. Le système de visualisation
5.1.2.4. Le système d'édition d’ontologie
5.1.2.5. L'outil d’export de traces analysées
5.1.3. Le système de documentation
5.2. L’outil de modélisation interactive AbstractXML
5.2.1. Introduction
5.2.2. Sélection de trace
5.2.3. Informations générales d'une trace
5.2.4. Visualisation d'une séquence transformée
5.2.5. Création interactive de transformations
5.3. L'interface bureautique
5.4. Capitalisation de l'expérience de travail sur les traces
5.4.1 L'implémentation d'une sémantique spécifique aux traces
5.4.1.1. Règles de raisonnement
5.4.1.2. Fonctions de filtrage
5.4.2 Manipulation d'éléments génériques de transformation
5.5. Conclusion
6. Mise en œuvre de l’analyse de l’activité
6.1. Recueil de données expérimentales
6.1.1. Introduction : objectifs de l'expérimentation
6.1.2. Le parcours de référence
6.1.3. La pré-expérimentation
6.1.4. Conditions de déroulement de l'expérimentation
6.1.5. Les participants
6.1.6. La procédure
6.1.7. Phase d’entretien d'auto-confrontation.
6.1.7.1. Evaluation spécifique des situations de dépassement
6.1.7.2. Evaluation par formulaire d'évaluation subjective
6.2. Le processus de modélisation de base
6.2.1. Le processus de collecte
6.2.1.1. Données brutes
6.2.1.2. Le pré-processing
6.2.1.3. La trace collectée
6.2.1.4. La validation de la trace collectée
6.2.2. Le premier niveau de trace analysée
6.2.2.1. Import des traces collectées
6.2.2.2. Les traces analysées
6.2.2.3. La visualisation des traces de conduite sous AbstractXML
6.2.2.4. La construction de l’ontologie
6.2.3. Conclusion
6.3. Construction de modèles cognitifs appliqués aux changements de voie sur autoroute
6.3.1. Introduction
6.3.2. Apport de la littérature
6.3.3. Identification de comportements typiques
6.3.4. Schémas cognitifs de changement de voie
6.3.4.1. Des schémas de comportement aux schémas cognitifs
6.3.4.2. Prise de décision dans un schéma tactique
6.3.4.3. Mise en défaut d'un schéma tactique
6.3.5. Conclusion sur la modélisation cognitive des changements de voie
6.4. Conclusion
7. Résultats et perspectives
7.1. Résultats et perspectives en ingénierie des connaissances
7.1.1. L'outil Abstract et son usage
7.1.1.1. Performances d'AbstractXML
7.1.1.2. Utilisation d'Abstract pour d'autres projets
7.1.1.3. Capitalisation de l'expertise d'analyse
7.1.1.4. Effets cognitifs liés à l'usage de l'outil
7.1.1.5. L'Esda avec Abstract
7.1.1.6. Usage réflexif pour les systèmes d'assistance des logiciels
7.1.2. Vers un outil professionnel d'analyse des traces d'activité
7.1.2.1. Création interactive de requête
7.1.2.2. Le paramétrage sémantique au niveau de l'ontologie
7.1.2.3. Une meilleure intégration des différents modules logiciels
7.2. Résultats et perspectives en ergonomie cognitive
7.2.1. Des modèles permettant une simulation cognitive du conducteur
7.2.2. Vers une application aux systèmes d'assistance à la conduite
7.2.3. Une méthodologie de construction de connaissances à partir des traces
7.2.3.1. Bilan méthodologique
7.2.3.2. Vers une automatisation du processus de découverte de connaissances
7.2.4. Contribution à l'étude de la prise de conscience
7.2.4.1. Etudier et assister le processus d'explicitation
7.2.4.2. Vers un usage d'Abstract en entretien d'auto-confrontation
7.2.4.3. Vers une analyse de la prise de conscience
7.2.4.4. Vers un modèle constructiviste de la conscience de la situation
Conclusion
Bibliographie
Références Bibliographiques
Publications
Conférences
Chapitre de livre
Annexes
Annexe 1. Parcours de l’expérimentation
Annexe 2. Questionnaire de profil du conducteur
Annexe 3. Données d’évaluation subjective
Annexe 4. Synchronisation des données oculométriques
Annexe 5. Synchronisation de la vidéo et des données
Annexe 6. Centrage du volant
Annexe 7. Informations de cartographie
7.1. Données collectées (niveau 0 et 1)
7.2. Prétraitements (niveau 2)
7.3. Inférences de niveau 3
7.4. Qualité des données
Annexe 8. Acquisition des données oculomètriques
8.1. Données collectées niveau 0 et 1
8.2. World model
8.3. Prétraitement des données (niveau 2)
8.4. Inférences de niveau 3
8.5. Qualité des données
8.5.1. Informations de qualité de détection
8.5.2. Sujets portant des lunettes
Annexe 9. Données télémétriques
9.1. Données collectées (niveau 0 et 1)
9.2. Prétraitements (niveau 2)
9.3. Inférences de niveau 3
9.4. Qualité de la détection
Annexe 10. Analyse d’une tentative de dépassement abandonnée
10.1 Identification des dépassements critiques
10.2 Analyse
10.3 Capitalisation de l’expertise d’analyse
Annexe 11. Recherche de prédicteurs de changements de voie
11.1. Identification des situations nécessitant un changement de voie
11.2. Analyse des dépassements et changements de voie
11.3. Détermination de prédicteurs de dépassement
11.4. Catégorisation des changements de voie
