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Les robots compagnons, nos amis de demain ?

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REE N°1/2014 ◗ 53 Les TIC et la lutte contre la perte d’autonomie Brigitte Le Pévédic, Céline Jost Université de Bretagne-Sud Aujourd’hui, lorsque nous faisons nos courses de Noël, les rayons sont remplis de robots, tablettes numériques, jeux de sociétés électroniques... Mais si l’électronique est autant présente dans le rayon jouets, pourquoi chaque personne n’a-t-elle pas son robot assistant qui lui simplifie la vie et effectue ses tâches quotidiennes ? Pourquoi observe-t-on une différence entre ces jouets qui nous font rêver et la réalité ? Évolution de la technologie Vers des interfaces utilisateurs naturelles En vérité, l’évolution de la technologie n’est pas aussi récente que le suggère l’apparition des jouets modernes. Certaines inventions ont déjà 50 ans. Ce que nous connaissons aujourd’hui est né de l’évo- lution de deux disciplines : l’interaction homme- machine et la robotique. Pour bien comprendre, revenons un peu en arrière. Le premier ordinateur, voisin dans ses principes de ceux que l’on connaît au- jourd’hui, naît vers l’année 1945. Il est le précurseur d’une révolution technologique qui démarre dans les années 1960 et qui pose les bases de tout ce que nous connaissons aujourd’hui. C’est à cette période que naissent la première interface graphique, les sys- tèmes de reconnaissance vocale, la souris, le premier « chatbot » (programme qui simule une conversation avec une personne réelle), la réalité virtuelle et l’an- cêtre d’Internet. L’objectif de l’interaction homme-ma- chine est de fournir aux utilisateurs des outils qui lui permettent d’interagir avec le système. Les années qui suivent permettent simplement une amélioration de ces technologies mais les bases sont posées à ce moment-là. En parallèle de ces évolutions de l’interaction homme-machine, le 20e siècle connaît également une révolution robotique. C’est en 1920 que le terme « robot » est évoqué pour la première fois par les frères Capek, mais c’est Isaac Asimov, en 1942, qui propose une vision de la cohabitation des robots dans un monde futuriste et qui crée les fameuses « trois lois de la robotique ». Très rapidement les robots du futur sont vus comme des entités autonomes, capables de prendre des décisions. Et Alan Turing imagine en 1950 « le test de Turing » : une machine (ou un ro- bot) sera considérée comme étant intelligente si un humain n’est pas capable de faire la distinction entre Les robots compagnons, nos amis de demain ? The robots are coming in our daily lives: companion robots, service robots, sociable robots, assistant robots, and so on. This paper describes advancement in human computer interaction and robotics and describes research projects about companion robots. It focuses on researches conducted in the “Lab-STICC” laboratory about companion robots and artificial companions, since 2004. abstract 54 ◗ REE N°1/2014 Les TIC et la lutte contre la perte d’autonomie une discussion avec un autre humain ou avec un programme informatique. C’est le premier pas vers l’intelligence artificielle, terme inventé en 1956 par John McCarthy. La robotique est aussi concernée par les révolutions technologiques citées pré- cédemment. Dans les années 1960 apparaissent les premiers robots industriels. Puis pendant les 30 années suivantes, des nouveaux robots apparaissent : le premier robot spatial est créé, le premier robot capable de marcher, le premier robot capable de simuler de l’intelligence. Nous pouvons observer une deuxième révolution tech- nologique dans les années 1990 après que Mark Weiser ait décrit l'informatique du futur. Il imagine un monde connecté où l’information est accessible partout, sans se préoccuper des détails techniques. Cette vision est suivie par la création du premier smart phone, de la réalité augmentée, du premier navigateur Internet tout public et du premier agent virtuel. Les années 1990 marquent également la création du premier robot compagnons (robot capable d’apporter du réconfort psychologique aux humains). Les robots ne sont plus seu- lement évalués par des données objectives (vitesse, per- formance, fiabilité) mais aussi par des données subjectives (confort, bien-être, etc.). Mark Weiser est le précurseur du monde connecté que l’on connaît aujourd’hui où l’on n’inte- ragit plus avec un simple ordinateur mais avec des objets du quotidien qui sont reliés les uns aux autres via un réseau mondial : Internet. Nous pouvons citer par exemple des ob- jets comme la Wiimote de Nintendo et la Kinect de Microsoft. Ils contribuent à la création des NUI (Natural User Interface) – par opposition aux GUI (Graphical User Interface) que l’on connaît jusque là – où l›utilisateur peut communiquer avec le système en utilisant des gestes dits naturels et qui remettent en cause l'utilisation de la souris et du clavier. Et aujourd’hui, nous ne parlons plus seulement d’infor- matique ou de robotique, mais d’environnement. Un hu- main est susceptible d’interagir avec un ensemble d’objets numériques tels que des personnages virtuels, des objets connectés, des robots qui font partie de son environnement et qui peuvent collaborer ensemble. L’exemple le plus parlant aujourd’hui est celui de la domotique. Nous vivons actuelle- ment une nouvelle révolution où notre lien à la technologie va bientôt être complètement modifié. Depuis les années 1990, l’interaction homme-machine et la robotique partagent les mêmes problématiques de recherche et beaucoup de robots ont été créés dont Nao le premier robot humanoïde français. Interaction avec le monde de demain Comment faire pour que le système s’adapte à l’humain et non l’inverse ? Comment s’assurer que le système in- téresse l’utilisateur ? Comment doivent se comporter les objets numériques ? Actuellement, la recherche a montré que l’humain a tendance à anthropomorphiser les person- nages virtuels et les robots, même ceux qui ne ressemblent pas spécialement à un humain. Et cela n’est pas sans conséquence. Cela implique que les objets numériques, REE N°1/2014 ◗ 55 Les robots compagnons, nos amis de demain ? qui veulent interagir avec l’humain, doivent respecter un minimum de leurs codes sociaux (politesse, respect, émo- tions...) pour être jugés crédibles et ne pas se faire rejeter par l’utilisateur [1]. Le lien à la technologie se complexi- fie puisqu’elle doit gérer des mécanismes sous-jacents à la communication humaine qui ne sont pas encore bien connus et qui sont difficilement visibles. Prenons l’exemple des émotions évoquées pour la première fois par Darwin en 1872. Ce mécanisme n’est pas encore bien connu malgré plus d’un siècle de recherche et pourtant nous sommes tous d’accord sur le fait que les émotions sont fondamen- tales pour la communication humaine. Et depuis quelques années, la recherche en informatique essaie d’intégrer les émotions aux personnages virtuels et aux robots. Ne voyez- vous pas de plus en plus de jouets, qui se disent émotifs, qui expriment la joie, la tristesse... ? Le rayon jouets est un bon indicateur de l’avancée de la recherche et de ce que pourra être notre quotidien dans les dix prochaines années. Mais une question subsiste : pourquoi une telle différence entre le rayon jouets et notre quotidien ? Il faut savoir que les jouets sont des objets programmés. Il est prévu qu’ils aient un comportement fixe. En aucun cas, ils ne s’adaptent à la situation. Et c’est pour cette raison que notre quotidien n’est pas encore touché. La technologie n’est pas encore prête. Les personnages virtuels et les robots envahiront notre quotidien lorsqu’ils seront autonomes, au même titre qu’un humain. Cela veut dire qu’ils devront posséder au moins tous nos sens : vue, odorat, ouïe, toucher, goût, capa- cités sensorielles (notre peau, nos nerfs), mécanismes de protection (notre douleur), etc. Et c’est précisément ce qui freine leur démocratisation. Il n’est pas encore possible de simuler tous ces sens. Les systèmes informatiques ne sont pas encore capables d’analyser visuellement une scène, ni de comprendre un son. Il reste encore beaucoup de travail à faire. Mais, découverte après découverte, nous allons vers un monde connecté où le clavier et la souris ne seront plus forcément les principales techniques d’interaction. Nous voyons apparaître des tables interactives, des capteurs de mouvements, de la réalité augmentée, des objets connec- tés. Le monde de demain sera connecté et il est fort pro- bable que les utilisateurs interagiront avec le système par le toucher, les gestes, la voix, sans pour autant mettre fin à la souris et au clavier qui sont jusqu’à présent les meilleurs périphériques pour travailler sur les ordinateurs. Les robots compagnons En 1993, le Dr. Takanori Shibata [3], présente le pre- mier robot compagnon appelé Paro. Il ressemble à un bébé phoque et réagit au toucher et au son en faisant des petits bruits et en bougeant la tête. Ce robot est mis à disposition de personnes fragilisées dans des maisons de retraites et dans des hôpitaux. Ces tests permettent de constater que Paro peut apporter du réconfort aux personnes. Le premier constat indique qu’il existe une relation entre l’homme et le Figure 1 : Les robots compagnons en image. . . . .. 56 ◗ REE N°1/2014 Les TIC et la lutte contre la perte d’autonomie robot. Tout le défi consiste à comprendre la nature de cette relation afin de déterminer l’apparence et le comportement des futurs robots. Selon le Dr. Takanori Shibata, il existe quatre types de robots : les robots de services, les robots animaloïdes, les robots imaginaires, et les robots huma- noïdes. Les robots de services, comme Care-o-bot, Maggie ou Kompaï, effectuent des tâches à la place de l’homme pour lui simplifier le quotidien. Ils doivent agir efficacement mais leur objectif premier n’est pas d’apporter une dimen- sion sociale à la relation au contraire des trois autres types de robots. Les robots animaloïdes, comme Aïbo, NeCoRo ou Huggable, ont pour objectif de créer un lien affectif avec l’humain pour impacter positivement sa santé. Mais ce genre de robot provoque des problèmes d’acceptation. Lorsque le robot représente un animal connu, comme un chat ou un chien, l’humain a des attentes sur son com- portement. Si le robot ne reproduit pas le comportement attendu, les utilisateurs peuvent être déçus et rejeter le robot. De plus, ces robots ne peuvent ni communiquer ni être compris facilement ce qui complique d’avantage la situation. C’est pour éviter ces problèmes que les robots imaginaires sont intéressants, comme R100, eMuu ou Leo- nardo. En effet, comme leur apparence est totalement in- ventée, les humains ne s’attendent pas à un comportement particulier. Ces robots sont donc libres de la façon dont ils communiquent. Ils peuvent donc sans problème utiliser des modes de communication similaires à ceux de l’humain comme la voix. Ainsi, les utilisateurs doivent juste apprendre à connaître le robot, comme il le ferait avec un animal par exemple. Enfin, en termes de capacités communicatives, les robots humanoïdes, comme ASIMO, Kaspar ou Aïko, sont les meilleurs puisqu’ils utilisent les codes sociaux de l’humain. Ces robots ne nécessitent donc pas d’apprentis- sage de la part des utilisateurs et facilitent l’interaction. Mais cela pose des problèmes car il est difficile de reproduire sur un robot l’ensemble des mécanismes humains. Et si le robot ressemble beaucoup à un humain, sans en maîtriser tous les codes sociaux, les utilisateurs sont mal à l’aise et rejettent le robot. Le robot compagnon de demain ne sera sûrement pas le même pour tout le monde. La figure 1 montre quelques robots compagnons inventés ces dernières années. Enjeux sociétaux et questions scientifiques Dans notre quotidien, les robots prennent une place de plus en plus naturelle. La robotique d’assistance est l’un des secteurs en plein essor, générant une diversité de ro- bots ayant différentes fonctions, comme les robots d’aide à la marche ou les robots d’assistance qui sont de véritables auxiliaires de vie. Ainsi l’usage des robots domestiques ne cesse de croître. Le vieillissement de la population pose de nombreux défis pour améliorer l’autonomie des personnes dépendantes. La robotique d’assistance est donc destinée à un avenir prometteur. Elle modifie notre rapport au handi- cap et au vieillissement et dans le contexte démographique actuel, cet enjeu prend toute son importance. Aider les per- sonnes âgées dépendantes à conserver leur autonomie le plus longtemps possible, et leur permettre de rester à domi- cile est un rôle essentiel attendu des robots. Aujourd’hui, les compagnons s’appuient sur les nouveaux environnements interactifs et ces nouvelles technologies offrent des possibili- tés d’interactions fortes entre la personne fragilisée, le robot et l’entourage. On va devoir faire confiance à la machine et développer une relation avec elle. Mais cette relation est sujet à controverse et soulève des questions éthiques. Si l’apport de confort avec le robot est maintenant acquis, celui du bien-être et du plaisir de vivre reste à mesurer. L’appren- tissage est souvent long, délicat pour la personne qui doit se familiariser avec son robot. Mais une fois maîtrisé, il peut devenir un précieux compagnon et son absence peut créer un sentiment de frustration. Il est donc important de mener des enquêtes sociologiques pour étudier tous les impacts auprès des personnes. La robotique d’assistance pourrait aider à pallier d’autres déficiences que la perte d’autonomie fonctionnelle. Elle pourrait être une aide à la communication, un objet de trans- fert, une lutte contre le stress de patient en milieu hospitalier par le biais d’animaux artificiels ou bien encore un récon- fort psychologique et physiologique. Le robot compagnon pourrait également être une piste pour diminuer les coûts et remédier à la carence de main d’œuvre dans le secteur de l’aide à la personne. Dans le domaine des robots compagnons, l’expertise d’usage est essentielle. La conception d’un robot compa- gnon doit prendre en compte des notions d’acceptabilité, de qualité de l’interaction et de comportement. Les robots compagnons doivent être autonomes, interactifs et partager notre quotidien et donc pour cela posséder des aptitudes sociales et cognitives. L’acceptabilité des robots doit prendre en compte des interactions de type psychoaffectif et non plus uniquement fonctionnel. L’utilisation des émotions en robotique permet d’améliorer le contrôle d’un robot et de faciliter l’apprentissage de son acceptabilité. REE N°1/2014 ◗ 57 Les robots compagnons, nos amis de demain ? La question de l’accompagnement de la personne soulève un certain nombre de questions scientifiques qui sont des axes de recherche privilégiés pour les robots compagnons : • l’acceptabilité de l’entité qui va interagir avec la personne ; • le besoin de personnalisation de cette entité ; • la prise en compte dans l’interaction d’un environnement complexe et mobile (besoin d’une architecture informa- tique dynamique) ; • la définition d’un « langage » commun entre l’homme et le compagnon ; • l’adaptation du robot compagnon aux besoins des personnes ; • l’apport d’un robot compagnon dans la vie de la personne ; • la notion de relation avec son compagnon ; • la prise en compte des besoins de l’utilisateur dans l’interac- tion avec son compagnon ; • les services que l’on peut proposer à la personne et donc leurs programmations ; • la prise en compte de l’ensemble des «  utilisateurs  » du compagnon ; • la définition même du robot compagnon : est-ce unique- ment un robot ? Recherches sur les robots compagnons Les recherches en Asie, Amérique et Europe Le Japon et les États-Unis sont depuis longtemps des acteurs incontournables en robots compagnons et les recherches pro- gressent très rapidement. Ainsi, le Japon privilégie les recherches et le développement en matière de robotique d’assistance. Le robot compagnon doit posséder des fonctions sociales afin de devenir le support d’une relation sociale voir affective. Ce type de relation est plus difficile à accepter en Europe et notamment en France. Les progrès en matière de robotique ont amené les chercheurs et les industriels à faire évoluer le concept d’utilisa- tion du robot à l’accompagnement de personnes. De tels robots sont aujourd’hui développés à travers plu- sieurs laboratoires de recherche ou entreprises : Paro ou Reeply au Japon, iCub en Europe, Leonardo aux USA et Nao en France fabriqué par la société Aldebaran Robotics dont le directeur technique, Jean-Christophe Baillie, a été en 2013 le lauréat du prix Glavieux1 . Ce prix a été créé conjointement par les sociétés SEE et IEEE afin de promouvoir la collaboration entre les industriels et les chercheurs. En référence sur ce domaine, on peut citer le groupe de travail : • “The Personal Robots Group focuses2 ” qui travaille sur le dé- veloppement des principes, des techniques et technologies pour robots personnels (C. Breazeal du MIT Media Lab). 1 Alain Glavieux est un chercheur français, connu pour être l’un des deux inventeurs des turbo-codes avec Claude Berrou. 2 http://robotic.media.mit.edu/projects/projects.html Pour la communauté des agents virtuels ou compagnons virtuels, on trouve notamment : • “Affective Computing3 ” : ses recherches s’orientent sur les émotions et autres phénomènes affectifs (R. Picard) ; • “IntelliMediar4 ” qui apporte des améliorations dans l’interac- tion et la communication homme-machine (J. Lester, de la North Carolina State University). Le concept de compagnon est aussi l’un des concepts clés dans les recherches portant sur des personnages vir- tuels. Pour les projets en robotique et agents virtuels on peut citer notamment : • le projet japonais « Aiko5  » dont l’objectif est de créer un robot humanoïde pour aider les personnes âgées dans la vie de tous les jours ; • le projet américain et européen «  Companions6  » dont l’objectif est de changer la façon d’interagir au quotidien avec un ordinateur ou internet en proposant l’usage d’un personnage virtuel conversationnel, expressif et doté de capacités de dialogue avancées lui permettant de s’exprimer de façon verbale et non verbale ; • le projet européen “CompanionAble7 ” : Integrated Cogni- tive Assistive & Domotic Companion Robotic Systems for Ability & Security qui a débuté en 2008. Ce projet déve- loppe le robot Hector : Social-Companion Robotics. Les travaux de recherche du laboratoire Lab- STICC sur les robots compagnons depuis 2004 Début 2000, les développements de la recherche en robotique permettent de s’intéresser à un domaine de re- cherche appelé “Robot Assisted Activity” (RAA). Ce thème étudie tous les systèmes d’aides à la vie quotidienne des êtres humains : robotique domestique, de divertissement, aide au handicap. Dans cette discipline un axe particulier est celui de la “Robot Assisted Therapy” (RAT) qui vise à intro- duire la robotique dans le domaine du médical pour aider à soigner les malades. Nos recherches s’inscrivent dans ce courant [2]. En 2004, nous avons réalisé une étude « MAPH » (Média Actif Pour le Handicap 2004-2005) (figure 2) sur les travaux autour du “Animal Assisted Therapy” en étudiant l’impact du robot Paro8 sur des personnes ayant un handicap au centre de Kerpape ainsi qu’avec des rééducateurs de l’Institut mé- 3 http://affect.media.mit.edu/ 4 http://www.intellimedia.ncsu.edu/ 5 http://www.projectaiko.com/ 6 http://www.companions-project.org/ 7 http://www.companionable.net/ 8 Robot phoque développé au laboratoire de recherche japonais AIST par T. Shibata. 58 ◗ REE N°1/2014 Les TIC et la lutte contre la perte d’autonomie dico-éducatif (IME) de Vannes, des médecins et pédiatres en centre hospitalier. Les résultats obtenus lors de cette première étude montrent que le robot Paro apporte un réel résultat positif lors de son utilisation avec des enfants autistes qui sont socialisés par l’animal artificiel ou dans les interac- tions entre enfants déficients mentaux pour lesquels Paro sert de médiateur. Cette étude a permis de mettre à jour un ensemble de pistes de recherche et de questionnements (figure 3) : • limite d’expressivité et d’interactivité du robot. Le mo- dèle peut être rendu plus riche et permettre de meilleures interactions avec l’enfant en améliorant la perception et l’expressivité du robot ; • maintien de l’interaction. Introduction de la communica- tion langagière pour entretenir un dialogue ; • robustesse, fiabilité et légèreté du robot. La mécanique du robot doit être prévue pour favoriser la maniabilité et la solidité du robot. Pour que la communication soit riche et durable, le robot doit réagir vite aux sollicitations. Cela pose un vrai défi pour la construction mécanique ; • mobilité du robot et accompagnement de la personne au cours de ses déplacements. Une relation est basée sur trois acteurs : l’utilisateur, le robot et un personnage virtuel. On adjoint au robot un « ami » qui vient dynamiser le tandem par ses capacités d’expression et ses facilités de communication. Le duo d’acteur équilibre la relation avec l’utilisateur. D’un côté le robot sensitif sert de réconfort psy- chologique et de l’autre le compagnon virtuel apporte une stimulation intellectuelle avec ses capacités de calcul ; • interactions environnementales. Le compagnon virtuel et/ou le robot peuvent proposer des interactions environ- nementales : contrôle de l’allumage/extinctions de lampes, télécommande de téléviseur, etc. il sera possible, par exemple, de capter le contexte en utilisant des bornes Wifi disposées dans l’environnement. • élargissement du domaine d’application du robot com- pagnon aux personnes âgées. En effet, le besoin dépasse largement les enfants fragilisés. La notion de coach dans la vie quotidienne fait du robot compagnon un acteur essen- tiel d’aide aux personnes pour leurs maintiens à domicile. Ce compagnon va pouvoir les accompagner dans les tâches du quotidien et pourra être secondé par un avatar ou agent conversationnel animé. La notion de compagnon artificiel prend ici tout son sens. Suite aux travaux sur le projet MAPH, nous avons proposé une voie de recherche autour des robots compagnons expres- sifs avec le projet « Emotirob » (2006-2010). Ces travaux ont permis la définition d’un modèle de génération d’émotions « Grace ». Ce modèle « Grace » a été implémenté sur le robot “EmI” (Emotional Model of Interaction) afin de générer une réaction émotionnelle à un discours. Nos expérimentations9 sur le sujet ont permis de déterminer les degrés de liberté minimums nécessaires au robot et de valider partiellement 9 Évaluation auprès d’enfants d’écoles primaires de Bretagne. Figure 2 : Travaux de recherche du laboratoire Lab-STICC sur les robots compagnons depuis 2004. . . . ... REE N°1/2014 ◗ 59 Les robots compagnons, nos amis de demain ? notre modèle émotionnel. La demande, en termes d’accom- pagnement de la personne dans ses tâches quotidiennes, que ce soit dans l’aide à la réalisation d’actions ou dans la gestion de l’organisation de la journée, s’est accrue. Suite à ce constat, nous avons entrepris des recherches sur un robot capable d’accompagner les personnes dans leur quotidien avec le projet « RobaDom » (2009-2012) qui vise à évaluer le bénéfice d’un robot à tête « humanoïde » expressive ap- portant des services cognitifs et psychologiques adaptés. Ce projet a permis la réalisation d’une architecture informatique permettant la gestion de l’interaction entre l’homme et un compagnon artificiel. Les trois projets de recherche (MAPH – Emotirob – Roba- Dom) ont montré que le problème de l’interaction en infor- matique et robotique croise les préoccupations des sciences humaines. C’est pourquoi en 2010, nous avons mis en place le projet EPT MIAC de UEB10 (2010-2012) pour élaborer un 10 Équipes Projets Transversaux de l’Université Européenne de Bretagne - Modélisation interdisciplinaire de l’acceptabilité et de l’intercompré- hension dans les interactions (MIAC) sous la responsabilité scienti- fique de P. Blanchet (Rennes 2). modèle interdisciplinaire de l’acceptabilité et de l’intercom- préhension dans les interactions. Cette thématique de recherche, entreprise depuis 2004, se poursuit avec le projet ANR MoCa (2012-2015) qui se focalise sur l’étude des compagnons artificiels (personnages virtuels et robots personnels) et de leur valeur pour des usa- gers dans des situations de la vie de tous les jours. Les com- pagnons artificiels sont des systèmes interactifs intelligents destinés à entretenir une relation à long terme privilégiée avec l’usager. Le monde de demain ? Les robots de services sont conçus pour évoluer parmi les humains. Cette présence transforme notre société. Actuel- lement, les chercheurs semblent convaincus que le robot universel n’existe pas. Cela signifie qu’il n’y aura pas un robot qui soit capable d’effectuer l’ensemble des tâches deman- dées par une personne. Les chercheurs semblent penser que dans l’avenir, il y aura un ensemble de compagnons qui peuvent être des robots, des personnages virtuels ou des objets connectés, et qui pourront collaborer ensemble pour rendre service à l’humain. Figure 3 : Problématiques de recherche. 60 ◗ REE N°1/2014 Les TIC et la lutte contre la perte d’autonomie Les différents compagnons auront des fonctions spéci- fiques. L’homme sera intégré dans ce monde numérique et déterminera le rôle de chacun. La société se pose alors des questions sur le fait de donner de l’autonomie à ces robots tout en conservant leur maîtrise. La présence de robots à nos côtés répond à des besoins mais soulève aussi de nom- breuses questions, comme celles de l’éthique, du respect de la vie privée etc. Mais ces évolutions doivent nécessairement s’accompagner d’une réflexion collective, afin que les robots n’induisent pas de nouvelles inégalités, que les relations so- ciales soient maintenues voire améliorées, et que la dignité des personnes soit préservée. Références [1] C. Jost, « ArCo : une Architecture informatique pour un Compagnon artificiel en interaction avec un utilisateur », Thèse de Doctorat de l’Université de Bretagne-Sud, 2013. [2] B. Le Pévédic, « L’aide aux personnes en situation de handicap au cœur d’une recherche en informatique. Des outils d’interaction homme-machine au compagnon artificiel », Habilitation à Diriger des Recherches de l’Université de Bretagne-Sud, 2012. [3] T. Shibata, “An overview of human interactive robots for psychological enrichment”, Proceedings of the IEEE 92 (11) (November): 1749-1758. doi:10.1109/JPROC.2004.835383, 2004. Brigitte Le Pévédic, docteure de l’université de Nantes est ha- bilitée à diriger des recherches de l’université de Bretagne-Sud ; elle est maître de conférences à l’université de Bretagne-Sud en informatique. Ses recherches en informatique portent sur l’interaction/communication/relation homme-machine avec pour objectif l’aide à la personne en situation de handicap. Céline Jost, docteure de l’université de Bretagne-Sud est atta- chée temporaire à l’enseignement et à la recherche à École nationale d’ingénieurs de Brest en informatique. Ses re- cherches en informatique concernent l’interaction homme- machine, avec pour objectif l’adaptation des technologies aux différents utilisateurs. Brigitte Le Pévédic et Céline Jost participent l’une et l’autre au groupe HAAL (Human Ambient Assisted Living) du labora- toire de recherche « Lab-STICC » (UMR CNRS 6285). les auteurs REE N°1/2014 ◗ 61 Les TIC et la lutte contre la perte d’autonomie Le CSTB et les services numériques innovants dans l’habitat Créé en 1947, le CSTB est un établissement public à caractère industriel et commercial placé sous la tutelle du ministre du logement et du ministre de l’écologie, du développement durable, des transports et du logement. Parmi ses missions, il procède à des études, à des recherches scientifiques et techniques pour le secteur du bâtiment et du logement ; il développe des solu- tions propres à améliorer la qualité de la construction et de son environnement ; il contribue à l’information des professionnels de la filière du bâtiment. La Direction de la Recherche du CSTB intègre les enjeux du développement durable à sa démarche de recherche scienti- fique et technique. Ses programmes produisent des connaissances dans les domaines de la performance environnementale et énergétique, de la compétitivité économique de la filière du bâtiment ; ils concernent également la sécurité et la santé des acteurs, à toutes les échelles du bâti. Le CSTB travaille, notamment en région PACA, en étroite collaboration avec tous les acteurs concernés par l’autonomie et le vieillissement : pouvoirs publics (conseils régionaux et généraux), industriels (Deltadore, Legrand, Hager…), personnels médi- caux, aidants et personnes âgées elles-mêmes. Il joue un rôle de fédérateur pour analyser les besoins et pour transmettre la connaissance de terrain vers les expertises scientifiques, contribuant ainsi aux progrès et à l’amélioration des dispositifs d’assis- tance à domicile. Les projets GERHOME et VIVRAUDOM Au sein de la division de l’Innovation Numérique pour la Construction, le projet GERHOME (GERontology at HOME) étudie depuis 2006 comment améliorer les dispositifs de téléalarme dans un logement, en intégrant des objectifs d’utilité médicale, d’acceptation sociale et de viabilité économique pour les individus comme pour la société. Plusieurs projets de recherche visent à libérer l’usager d’une technologie portée en permanence sur lui. Avec la perspective de solutions de déploiement et d’installation dans des bâtiments accueillant un large public, GERHOME étudie et oriente des travaux variés avec de nombreux partenaires ; les études concernent ainsi l’interprétation d’images (STAR/INRIA), l’informatique ubiquitaire (I3S/UNICE), l’interprétation de données multi-sources (LSIS/AIX-MARSEILLE3), l’interprétation de la voix (IMAG) et les services relationnels multimédias (Lab-STICC/Telecom Bretagne) ; Il est évident que les applications mises au point concer- neront à terme des publics variés : jeunes et moins jeunes, fragiles ou pas. Au terme de sept ans de projets, l’approche GERHOME se concrétise dans une douzaine de logements privés ou d’EHPAD habités. Pour 2014, le CSTB se prépare, avec divers partenaires (Conseil Régional et Agence Régionale de la Santé PACA, association Vivre dans Son Pays des Hautes Alpes) à déployer dans 20 logements privés le dispositif GERHOME, en le reliant à un centre de coordination de soins et de services à domicile, avec l’objectif d’en pérenniser l’usage. Tel est l’enjeu du projet VIVRAUDOM, dont le diagramme fonctionnel est représenté à la figure 1 et qui étudiera comment la technologie améliore d’une part le confort et la sécurité des personnes concernées, d’autre part l’efficacité de l’organisation des services et de l’aide ; VIVRAUDOM prévoit aussi d‘analyser les facteurs économiques liés à la prise en compte des trois objectifs fondamentaux ciblés : confort, sécurité et organisation. Comment développer l’intelligence du bâtiment ? Il est difficile de trouver une définition consensuelle du bâtiment intelligent : certaines privilégient la gestion optimale de l’énergie, d’autres le confort et la sécurité ! Il est bien connu que l’homme peut grâce à son intelligence découvrir, créer, imaginer et résoudre les problèmes qu’il ren- contre ; c’est ainsi qu’il acquiert des connaissances et s’adapte à un environnement évolutif. Par analogie au corps humain qui est doté d’un cerveau et d’organes sensoriels (visuels, vocaux, mécaniques…), nous pensons que le bâtiment intelligent doit disposer d’un réseau nerveux (infrastructure communicante) fédérant des objets sensoriels (capteurs) ; ceux-ci peuvent être visuels (afficheurs), vocaux (haut-parleurs) ou mécaniques (actionneurs), afin de répondre aux multiples et diverses attentes fonctionnelles de l’usager dans cet environnement. Nous savons que les situations à prendre en compte sont bien plus nombreuses que celles de notre imagination et que les scénarios domotiques diffèrent selon la configuration des logements et selon les habitudes des usagers. Il existe cependant des techniques prometteuses, telles celles basées sur l’apprentissage des habitudes de vie, mais elles nécessitent toutefois une 62 ◗ REE N°1/2014 Les TIC et la lutte contre la perte d’autonomie bonne interprétation des usages dans le logement : telles sont les conclusions de thèses récentes, menées sous l’égide du CSTB, en collaboration avec le CNRS (LSIS UMR 72961 2 ). L’Internet des objets communicants et le “cloud” n’ont pas encore d’impacts significatifs dans la stratégie des équipementiers et des constructeurs de bâtiment. Pourtant si l’on dote certains constituants du bâtiment (sols, murs, fenêtres, portes, robinets, pièces, etc.) de propriétés de mesure : d’état (ex. ouvert/fermé) ou de valeur physique (luminosité, température, poids…), alors on est en mesure de préparer une nouvelle approche dans la manière de concevoir et/ou d’utiliser les bâtiments. Telle est l’idée de l’écosystème de type ‘’smart building’’. Vers un écosystème pour un bâtiment à haut niveau de service A l’instar de la conception de véhicules terrestres ou aériens, la conception d’un bâtiment répondant à l’adaptation aux besoins de ses occupants ou à la régulation permanente du confort, de la sécurité ou de la gestion d’énergie mettra en œuvre une compétence d’ingénieur système bâtiment et va nécessiter une importante « mutation de la filière ». Un tel écosystème repose sur la définition d’un cadre précis, généralisable et minimal du système d’information décrivant un bâtiment. Sans une vue commune et partagée d’un modèle numérique caractérisant les données d’un bâtiment (plan de masse par étage, position géographique, paramètres ambiants…), il est impossible de créer une économie des applications domotiques qui permettrait de développer des services pour tous. Le CSTB propose de réfléchir avec l’ensemble des parties prenantes sur la création d’un concept de système d’information minimal pour le bâtiment ; celui-ci définirait les éléments structurants de l’architecture de communication et les informations d’identifications de base que tout bâtiment devrait mettre à disposition de son propriétaire. Le principe retenu est de reprendre les recettes utiles et fructueuses de l’écosystème des “smartphones” c’est-à-dire : 1) une architecture matérielle et un système d’opérations (Operating System) standardisé (exemple par analogie : iOS ou Androïd) ; 2) des communautés d’offreurs et d’utilisateurs de services ; 1 Definition of a Human-Machine Learning Process from Timed Observations: Application to the Modelling of Human Behaviour for the Detection of Abnormal Behaviour of Old People at Home – juin 2012. 2 Modélisation comportementale en continue par apprentissage en temps réel – Application au bâtiment intelligent – en cours. Figure 1 : VIVRAUDOM – Plate-forme de services pour les personnes isolées et leur entourage. REE N°1/2014 ◗ 63 Les TIC et la lutte contre la perte d’autonomie 3) un modèle économique pour valoriser les services à travers des magasins d’applications de type “Application Store”. L’intérêt de cette approche est de spécialiser les métiers des applications et des services concernant les usagers d’un bâti- ment. Ainsi chaque offreur peut imaginer des scenarios spécifiques à son métier, dans un environnement maîtrisé qui garantit une infrastructure et des dispositifs génériques au sein de chaque bâtiment. Les applications deviennent utilisables à grande échelle, les prescripteurs se concentrant sur le respect de l’infrastructure générique à installer et sur certaines évolutions souhai- tées. Ainsi, fabricants, installateurs, intégrateurs et fournisseurs d’applications (développeurs) contribueront à la chaîne de valeur de façon plus large et ce modèle profitera à tous, en particulier aux utilisateurs finaux. Le parallèle entre le modèle d’information bâtiment et celui du “smartphone” permet de préciser le cadre de définition et d’initier une démarche de standardisation à laquelle une majorité d’acteurs doit adhérer. Ce modèle de données distingue les données dynamiques obtenues par des capteurs et des sondes, les données statiques implantables localement, les données statiques récupérables sur des serveurs de confiance dédiés (ex. Cadastre) ; il comprend des interfaces utilisateurs, ainsi que des organes pilotables et communicants. Voici à titre d’exemple, un extrait du modèle que propose le CSTB aux parties prenantes : ‘’Smart Phone’’ ‘’Smart Building’’ Exemples de données/dispositifs à disposition dans Smart Phone Données/dispositifs équivalents dans un Smart Building Requis par le système d’information minimal pour le bâtiment Type de donnée Capteur de luminosité Capteur de luminosité Oui, dans la pièce principale Dynamique Niveau de charge Consommation électrique instanta- née (via compteur ou via distribu- teur électrique) Facultatif Dynamique Adresse MAC Numéro de permis de construire Oui Statique Position GPS (dynamique) Oui Oui Statique Accès au Nuage de l’Internet (ex. 4G LTE) Accès au Nuage de l’Internet (ex. ADSL) Non Sans limitation Les équipementiers électriques et domotiques du bâtiment ne doivent pas perdre la maîtrise sur leurs produits et leurs marchés : c’est une évidence, car ils ont développé un savoir-faire, une expertise et un élément clé de la domotique prochaine : la connaissance des usages. Ce qui constitue aujourd’hui la force de Google, Facebook ou Amazon, c’est la connaissance des « modes » de vie des inter- nautes ; ainsi, ces trois géants de l’Internet détiennent une multitude d’information sur nos vies, nos goûts et nos habitudes, qui leur offrent un avantage « marketing » et « commercial » considérable. On comprend dès lors, que ces précieuses données deviennent stratégiques pour les fabricants de produits communicants et que ceux-ci ne doivent pas les mettre à disposition sans avoir réfléchi au modèle de valorisation qui leur sera profitable. Il existe vraisemblablement un équilibre à trouver pour valoriser les données collectées, mais ce n’est pas l’objet de les ima- giner ici. Rappelons toutefois qu’à lui seul Apple a réalisé près de 15 Md$ de chiffre d’affaires sur la seule vente d’applications (iPad, iPhone) sur son Apple Store en 2013 : n’est-il pas là le marché de masse ? Ne doit-on pas s’en inspirer en matière de domotique ? Il n’y a pas antagonisme entre vente de matériels et vente d’applications : c’est pourquoi, le CSTB souhaite étudier avec toutes les parties prenantes les modalités de mise en place d’un label favorisant un système d’information minimal dans les bâtiments. Alain Anfosso (alain.anfosso@cstb.fr) Centre Scientifique et technique du bâtiment (CSTB) Chef du projet GERHOME - Innovation numérique pour la construction 64 ◗ REE N°1/2014 Les TIC et la lutte contre la perte d’autonomie Le GIE Handiservice, promoteur de la domotique adaptative La domotique, dont on parle depuis longtemps, n’a pas eu le succès escompté par ses promoteurs. Cependant depuis 2005, avec l’émergence au plus haut niveau de l'Etat de la question de la dépendance, les perspectives, se sont trouvées renouvelées : plusieurs initiatives gouvernementales contribuent à créer un marché jusqu’alors balbutiant et la Silver économie constitue une perspective prometteuse, susceptible de structurer les nombreux acteurs qui jusqu’à maintenant ont trop souvent agi en ordre dispersé. Il est bien connu que les seniors souhaitent très majoritairement vivre à domicile ou en famille, plutôt qu’au sein d’une des diverses institutions spécialisées. Avec les perspectives démographiques et le vieillissement de la population, le problème de la dépendance va se poser à grande échelle, à la fois au plan du logement domestique et à celui des divers bâtiments collectifs, souvent gérés par des acteurs publics (HLM, hôpitaux, maisons départementales pour le handicap - MDPH - ou autres). Il importe donc d’imaginer des solutions propres à assurer sur place un confort aussi satisfaisant que possible pour des personnes âgées, souvent atteintes de maladies chroniques irréversibles (l’arthrose par exemple) ou devant assumer les conséquences d’accidents (souvent d’ordre mécanique ou cardio-vasculaire). Deux constatations ont conduit à la création du GIE (Groupement d’Intérêt économique) Handiservice : d’une part, l’adaptation d’un logement à une personne dépendante est coûteuse car nécessitant très souvent des travaux importants, d’autre part, la dépen- dance peut prendre des formes très variées, de surcroît souvent évolutives : les solutions se doivent d’être elles aussi adaptatives. En réponse à ce double défi, la technique peut apporter des solutions, dans des conditions économiques satisfaisantes ; cette réponse s’articule elle aussi autour de deux idées simples, qui sont au fondement du GIE que j'ai eu l'honneur de promouvoir : tout d’abord il importe de systématiser aussi rapidement que possible le précâblage des logements collectifs, qu’ils soient médicalisés, (ce qui est évident !) ou simplement destinés à un habitat collectif. Cette attitude est la mise en œuvre du proverbe « prévoir, c’est pouvoir » ! Ensuite il faut disposer d’un ensemble de produits et services qui viendront, en tant que de besoin, s’implanter. Le pré-équipement, dans le cas de logements sociaux, peut être pris en charge par les pouvoirs publics au titre du concept de maintien à domicile ; il comporte essentiellement un ensemble de cellules infrarouges (typiquement une par pièce), reliées à un bus de communication qui arrive au tableau général où se connectera la partie strictement domotique : c’est le concept DOMOBIL+ qui a fait l’objet d’un brevet. Il sera alors possible de connecter des télécommandes spécifiques, appelées téléthèses, et d’adapter les fonctions à piloter, pour un confort optimal de la personne dépendante. Au titre de ces diverses fonctions, on trouvera tout ce qui touche à la moto- risation (portes, serrures, volets roulants, mais aussi lit médicalisé), la sélection de services tels que radio, télévision, éclairage. On pourra d'ailleurs adjoindre des produits et services complémentaires ou spécifiques, issus des recherches actuelles (détecteurs de chute ou téléassistance par exemple). Soulignons que la commande peut être soit tactile, par contacteurs dans le cas de handicaps physiques légers, soit par com- mande vocale avec également un retour vocal. Il est possible d’imaginer des commandes plus subtiles, telles que par clignements de l’œil. On dispose déjà depuis longtemps de téléphones performants, avec interface infrarouge permettant une utilisation en mains libres, adaptée aux personnes dépendantes, âgées et/ou handicapées. Le GIE est une structure adaptée qui fédère des compétences complémentaires, autour de Siemens acteur ancien et reconnu en matière de santé et qui a développé le bus européen EIB/KNX : on y trouve diverses entreprises telles que Cofely Ineo (filiale de GDF SUEZ), Noirot, GEZE, Intratone Telecom et Sybility. Il importe aussi de disposer, pour l’implantation individualisée des ser- vices, d’un réseau d’installateurs agréés : c’est l’objet des actions de formation développées en liaison avec le GIE, par le CIFORTH (Centre international de formation des technologies du handicap). Au titre des réalisations collectives réalisées, on trouve évidemment des établissements médicalisés, de soins (centre de réédu- cation fonctionnelle / hôpital gériatrique) ou d’accueil (résidence pour paralysés). Mais on note aussi un premier hôtel de vacances entièrement accessible aux personnes dépendantes, à Pen-Bron près du Croisic (44). Souhaitons que l’obligation de précâblage s’impose rapidement pour tous les immeubles collectifs et formulons le souhait que se développent, dans l’intérêt des personnes dépendantes, de nombreux centres d’accueil : c’est sans doute en devenant adapta- tive que la domotique prendra, enfin, son véritable essor. Fernand Rigola (rigola@handiservice.com) Ancien directeur du département Industrie de SIEMENS France Fondateur du GIE Handiservice COLLECTION LES MONOGRAPHIES SEE/CNRS édItIONS Sous la direction de Alain Appriou, Directeur de Recherche, Direction scientifique de l’ONERA et de Odile Macchi, Directeur de Recherche Emérite au LSS du CNRS, Membre de l’Académie des sciences Le traitement de L’information en interaction avec Les mathématiques et La physique A retourner à la SEE - 17 rue de l’Amiral Hamelin - 75783 Paris cedex 16 - France - Fax : 33 (0)1 5690 3719 q Je commande la monographie (parue en 2009) : « Le traitement de l’information en interaction avec les mathématiques et la physique » pour la somme de 25 € TTC (tarif UE) + participation aux frais de port : 5 € Nom : ......................................................................................................... Prénom : ..................................................................................................... Adresse : ..................................................................................................... .................................................................................................................... Code postal Ville : .............................................................. Pays : ......................................................................................................... e-mail : ....................................................................................................... q Je désire recevoir une facture au nom de mon employeur pour paiement à réception Raison sociale et adresse : .................................................................................. ............................................................................................................................ Code postal Ville : ..................................................................... Pays : ................................. VAT : ...................................................................... Conformément à la Loi Informatique et Libertés du 06/01/1978, vous disposez d’un droit d’accès et de rectification aux informations qui vous concernent. Contacter le Service Abonnements de la SEE Je règle la somme de : ........................... € par q chèque à l’ordre de la SEE q Prélevement bancaire (Joindre un RIB) q Carte bancaire (Visa, Eurocard/Mastercard, American Express) N˚ Carte Date d’expiration N° Cryptogramme Noter les 3 derniers N° au dos de votre carte (obligatoire) Date, signature et cachet : BON DE COMMANDE ✂ P ourquoi le traitement de l’in- formation est-il omniprésent dans notre vie quotidienne, que ce soit par exemple pour le dia- gnostic médical, pour les télécommu- nications, pour l’observation, pour l’archivage des données, ou pour la navigation par satellites ? Comment parvient-il à satisfaire les existences, qu’i s’agisse de sécurité, de trans- port, de distribution d’énergie, ou de défense, et à en être la colonne vertébrale ? Pour satisfaire les enjeux majeurs de notre société, le traitement de l’in- formation doit s’appuyer à la fois sur une méthodologie de traitement plus puissante et sur un support technologique plus performant. Les meilleurs experts en la matière proposent donc ici, au travers de quelques exemples représentatifs des avan- cées sociétales majeures, une vision prospective des interactions entre, d’une part les concepts produits par le traitement de l’information pour satisfaire les besoins applicatifs émergents, et d’autre part ses deux appuis académiques majeurs que sont les mathématiques et la physique. La richesse du domaine ne permet pas d’être exhaustif en si peu de pages, mais plutôt de proposer quelques ouvertures au lecteur curieux du sujet. ■ entre science et vie sociétale : les éléments du futur Société de l’Electricité, de l’Electronique et des Technologies de l’Information et de la Communication, la SEE célèbre ses cinq quarts de siècles passés au service du pro- grès scientifique et technique pour accom- pagner les grands enjeux sociétaux de son histoire. Afin de conforter cet évènement, une col- lection de monographies scientifiques thé- matiques est éditée en partenariat entre la SEE et CNRS Editions. Il s’agit d’un travail collectif réalisé au sein des clubs techniques de la SEE, dont les premiers ouvrages intro- duisent quatre grands domaines représenta- tifs du périmètre considéré : • la sécurité globale, • le traitement de l’information et l’ingénierie des systèmes complexes • la microélectronique • l’énergie. Cette collection a pour ambition d’apporter un éclairage di- dactique sur l’évolution de thématiques scientifiques majeures pour notre société, d’en cerner les perspectives et les enjeux, et surtout de proposer des voies privilégiées pour leur dévelop- pement. Elle est conçue pour accompagner les réflexions de toute per- sonne concernée par les avenirs possibles.