CONTEXTE DU STAGE

Au sein de l’Institut de Recherche Technologique SystemX, situé au cœur du campus scientifique d’excellence mondiale de Paris-Saclay, vous prendrez une part active au développement d’un centre de recherche technologique de niveau international dans le domaine de l’ingénierie numérique des systèmes. Adossé aux meilleurs organismes de recherche français du domaine et constitué par des équipes mixtes d’industriels et d’académiques, ce centre a pour mission de générer de nouvelles connaissances et solutions technologiques en s’appuyant sur les percées de l’ingénierie numérique et de diffuser ses compétences dans tous les secteurs économiques.
Vous serez encadré par un ingénieur-chercheur SystemX de l’équipe Interaction Usage et Connaissances et vous travaillerez au sein du projet de recherche CAB (Cockpit et Assistant Bidirectionnel) (https://www.irt-systemx.fr/project/CAB/) dont les partenaires industriels sont Dassault Aviation, SNCF, RTE, Orange, Flying Whales et le partenaire académique INRIA. Vous aurez l’opportunité d’interagir avec des personnes aux profils variés : ergonomes, référents IHM, ingénieurs systèmes, cogniticiens…  ainsi que des experts métiers.

PRÉSENTATION DÉTAILLÉE DU SUJET
Contexte
Ce stage entre dans le cadre du projet CAB (Cockpit et Assistant Bidirectionnel) dont l’objectif principal est d’augmenter les capacités d’un opérateur humain qui réalise des tâches de supervision d’un réseau ou de pilotage d’aéronef (les deux cas d’usage génériques de ce projet). Pour répondre à cet objectif, le projet a recours à une démarche de conception centrée utilisateur pour concevoir et développer un assistant bidirectionnel qui apprend de et à l’opérateur. Cet assistant s’appuie sur des technologies de l’Intelligence Artificielle (Machine Learning et / ou des systèmes à base de règles) pour fournir une assistance à l’opérateur. L’assistant sera capable de réaliser différentes tâches selon le contexte et le cas d’usage du partenaire industriel. Par exemple, dans le cadre de Dassault Aviation, l’assistant pourra intervenir pour :

  • Fournir des suggestions ou des recommandations à la résolution d’un problème, par exemple recalculer un plan de vol à la suite d’une panne moteur de l’avion
  • Assister un suivi des tâches de routine, par exemple compléter une checklist.
  • Aider à l’organisation de certaines tâches de l’opérateur comme par exemple organiser des événements selon leurs criticités.
  • Ou encore réaliser des actions opérationnelles comme valider une check-list à la place du copilote dans le cas où ce dernier se repose.

Cette liste, bien que non exhaustive, met en avant les possibilités d’interaction entre un système à base d’IA et un opérateur humain au cours de leur collaboration. Dans ce stage, on s’intéresse à l’adaptabilité de l’interaction entre l’assistant et l’opérateur. Dans la suite du document, on utilisera les termes « adaptabilité » et « adaptativité » comme des synonymes.

Dans un contexte d’activité, les opérateurs réagissent différemment à une même situation selon leur expertise, leurs préférences, leur « état mental », etc. Par exemple, dans le cas du pilotage d’un avion, lorsque le traitement d’une panne peut être différé, certains pilotes décident de la traiter en plein vol, alors que d’autres préfèrent attendre l’atterrissage pour traiter le problème. Par ailleurs, les études du domaine de l’interaction adaptative montrent que les attentes d’aide et d’interaction vis-à-vis d’un un système à base d’IA différent d’un opérateur à un autre [Miller 2007].

Objectifs du stage
L’objectif de ce stage est de contribuer à l’amélioration de l’interaction entre un système à base d’IA et un opérateur humain en introduisant la notion d’interaction adaptative au développement de l’assistant CAB. Pour cela, le stagiaire devra identifier et proposer des paramètres d’adaptabilité de l’interaction [Lim 2018] comme par exemple la charge cognitive, la tâche en cours de réalisation, la communication inter-opérateurs ou encore la quantité d’information déjà affichée à l’opérateur à un instant t, etc.  Un travail de modélisation sera réalisé pour appliquer ces paramètres dans des scénarios d’adaptabilité dédiés, en s’appuyant dans un premier temps, au cas d’usage du pilotage d’avion (porté par Dassault Aviation). L’extension de ces scénarios à des activités de supervision sera étudiée dans un second temps. Le stagiaire pourra s’appuyer sur les travaux de l’équipe architecture système et ergonomie, notamment les productions de concepts d’IHM génériques de l’assistant ainsi que sur des scénarios métiers réalistes mis en place et validés par des utilisateurs finaux.

Missions

  • Réalisation d’un état de l’art sur les notions d’adaptabilité/adaptativité de l’interaction Humain/IA (dans le contexte d’un couple IA – opérateur humain)
  • Identification des critères qui guideront les différents niveaux d’adaptabilité
  • Définition et élaboration de scénarios d’adaptabilité/adaptativité appliqués au cas d’usage « pilotage d’avion ». Possibilité d’élargir ces scénarios aux autres cas d’usage du projet si le temps le permet.
  • Production de maquettes IHMs ou d’autres formes de représentation (storyboarding, etc.) pour illustrer les scénarios d’adaptabilité sur un ou plusieurs cas d’étude du projet

PROFIL ET COMPÉTENCES
De formation : Master 2 ou projet de fin d’études d’école d’ingénieur en UX, ergonomie, science cognitive, psychologie

Références bibliographiques

  • [Lim 2018] Lim, Y., Ramasamy, S., Gardi, A., Kistan, T., & Sabatini, R. (2018). Cognitive human-machine interfaces and interactions for unmanned aircraft. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 91(3), 755-774.
  • [Miller  2007] Miller, C. A., & Parasuraman, R. (2007). Designing for flexible interaction between humans and automation: Delegation interfaces for supervisory control. Human factors, 49(1), 57-75.
  • [Miller 1999] Miller, C. A., & Hannen, M. D. (1999). The Rotorcraft Pilot’s Associate: design and evaluation of an intelligent user interface for cockpit information management. Knowledge-Based Systems, 12(8), 443-456.
  • [Mitchell 1987] Mitchell, C. M., & Saisi, D. L. (1987). Use of model-based qualitative icons and adaptive windows in workstations for supervisory control systems. IEEE transactions on systems, man, and cybernetics, 17(4), 573-593.

Compétences souhaitées
De formation : Master 2 ou projet de fin d’étude d’école d’ingénieur en UX, ergonomie, science cognitive, psychologie

  • Connaissances dans le domaine
  • Interaction Homme Machine
  • Conception de systèmes interactifs (maquettage, prototypage, analyse des besoins utilisateurs)
  • UX design
  • Approche d’ergonomie pour l’analyse d’activité

Aptitudes personnelles:

  • Capacité d’analyse et de synthèse, autonomie,
  • Travail en équipe
  • Intérêt pour la recherche
  • Intérêt pour les Interfaces Homme Machine
  • Bon niveau de communication écrite en anglais

Merci d’indiquer la référence du stage dans l’objet de votre mail de candidature, d’y joindre CV, lettre de motivation et relevé de notes.

Informations clés

Durée du stage : 6 mois
Date de démarrage envisagée : à partir de février 2023
Localisation du poste : Gif sur Yvette (91) – Site du Moulon
Référence de l’offre à mentionner dans l’objet dans votre e-mail de candidature : DSR-2023-11-CAB


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