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Les Interfaces Cerveau-Ordinateur : de la Science Fiction à l’IHM

Nataliya Kosmyna

Le 10 février 2016 - 14h
salle C008, bâtiment Ireste, Polytech Nantes

Résumé

Les Interfaces Cerveau Ordinateur Actives (ICOs) permettent à une personne d’exercer un contrôle direct et volontaire sur un système informatique par interprétation de son activité cérébrale : certains signaux du cerveau sont capturés afin que le système reconnaisse des actions imaginées spécifiques (mouvements, images, concepts). Les ICOs actives et leurs utilisateurs doivent être entraînés. Cet entraînement rend les signaux plus aisés à reconnaître par le système.

Cependant, à l’heure actuelle les ICO servent principalement dans un contexte médical pour aider les personnes en situation de handicap (moteur, ou empêchant complètement la communication avec le monde extérieur) et se trouvent rarement en dehors de laboratoires spécialisés.

Les ICO ont également de nombreuses limitations :

  • la variabilité dans les signaux : les signaux sont différents d’une personne à l’autre voire même chez un même individu à des moments différents.
  • des sessions d’entraînement longues et répétitives : durant entre dix minutes et deux mois, elles sont ennuyantes et désengagent les utilisateurs du processus d’apprentissage.
  • un feedback limité : les systèmes actuels proposent un feedback unimodal élémentaire qui est inadapté pour les nombreux utilisateurs. La communication est unidirectionnelle dans le sens où le système donne des instructions que l’utilisateur doit exécuter.

Je présenterai les solutions aux problèmes sus-décrits afin d’obtenir une architecture consistante qui rendra les ICO plus compatibles avec les applications d’IHM. L’idée principale est l’implantation du co-apprentissage dans la boucle ICO et l’exploration de la manière dont les utilisateurs et le système peuvent mutuellement se donner du feedback dans le but d’améliorer l’utilisabilité des ICO.

Ma présentation se structurera autour des trois propositions suivantes :

  • une architecture générale basée sur les principes des ICO asynchrones et sur l’entraînement incrémental combinés avec une séparation aveugle des sources et un classifieur à distance minimum. Cette architecture a été évaluée sur une tâche de pilotage de drone au long d’un mois et se révèle en adéquation avec les besoins d’une utilisation quotidienne ludique.
  • une modalité de visualisation plus intuitive pour les résultats de classification ainsi que pour les caractéristiques de distance sur la base d’une projection en coordonnées de Wachspress pour un nombre arbitraire de classes. La combinaison de la visualisation avec un feedback direct des utilisateurs leur permet d’interactivement changer la marge de classification, le type de distance ou encore de trier et de gérer les signaux d’entraînement en temps réel. Cette proposition a été évaluée sur un jeu de tir simple. L’évaluation montre une bonne synergie entre la modalité de visualisation et le feedback direct des utilisateurs, et aussi qu’une telle combinaison est bien plus agréable à utiliser qu’un entraînement d’ICO standard.
  • une ICO fonctionnelle à base d’imagerie conceptuelle construite à l’aide de notre architecture et de nos systèmes de visualisation et de feedback, ce qui permet une interaction plus agréable en utilisant l’imagination de catégories sémantiques et de concepts. Ce type d’ICO permet de détecter plus aisément les catégories sémantiques éloignées plutôt que les catégories sémantiques proches. Nous présentons également un nouveau protocole d’entraînement implicite pour les ICO à base d’Imagerie Conceptuelle basé sur l’amorçage sémantique et conceptuel, qui permet d’intégrer l’entraînement dans le scénario et l’environnement d’une jeu vidéo DOOM 3 sans que l’utilisateur en soit conscient. Ce protocole mène à une meilleure immersion et à meilleur sentiment de flot vis à vis du jeu.

Nataliya Kosmyna obtenu le grade de docteur en informatique à l’Université Grenoble Alpes au sein de l’équipe IIHM du Laboratoire d’informatique de Grenoble et sous la direction de Franck Tarpin-Bernard. Elle travaille sur les Interfaces Homme-Machine et les Interfaces Cerveau-Ordinateur (ICO). Elle vient de rejoindre Inria Rennes et l’équipe Hybrid en tant que postdoctorante en décembre 2015. Sa page web : http://kosmina.eu .

Dernière modification : mardi 16 février 2016