Au sein du centre de recherche Inria Bordeaux - Sud-Ouest et commune avec l'université de Bordeaux et le CNRS, l'équipe-projet Potioc explore de nouvelles approches qui favorisent une interaction riche avec le monde numérique au travers d’interfaces engageantes et motivantes, "au-delà de la souris". Sa vocation est de stimuler la création, l’apprentissage, le divertissement et d’accroître le bien-être. L’équipe concentre ses travaux sur le design, le développement, et l’évaluation de nouvelles méthodes d’interaction (3D "populaires", principalement à destination du grand public. Parmi les innovations développées au sein de l'équipe, trois projets ont été particulièrement remarqués pour leur originalité : HOBIT , InnerGarden et Teegi . Tour d'horizon des préceptes d'approches hybrides, qui mélangent des aspects du monde physique et du monde numérique.
Apprendre, au-delà du réel
Le projet "HOBIT" (Hybrid Optical Bench for Innovative Teaching, banc optique hybride pour un enseignement novateur) a été imaginé pour favoriser les processus d’apprentissage en combinant expérimentation dans le réel, simulation numérique et réalité augmentée. Les expériences optiques traditionnelles ne sont pas particulièrement faciles à réaliser. Elles exigent un nombre important de composants optiques de haute qualité qui doivent être minutieusement étalonnés et alignés pour que l’expérience puisse avoir une chance d'être menée à bien.
Qu’adviendrait-il si les scientifiques et les étudiants pouvaient apprendre les principes issus des expériences optiques dans un environnement simulé numériquement ? Les tenants de cette idée avancent que cela réduirait les coûts, rendrait le processus plus rapide, plus sûr et surtout, permettrait de nouvelles approches pédagogiques pour soutenir l'apprentissage.
Les étudiants gagnent en autonomie, souligne Martin Hachet, chercheur au centre de recherche Inria Bordeaux–Sud-Ouest et responsable de l’équipe-projet POTIOC. Ils n’ont plus besoin de la présence permanente d’un enseignant et peuvent expérimenter plus de choses en bénéficiant de supports pédagogiques numériques intégrés au cœur de l'expérimentation physique. Cela contribue à favoriser la motivation qui est un levier important dans les processus d'apprentissage.
L’équipe de Martin commençait à développer des interfaces "simulant" et "augmentant" la réalité dans le domaine de l’optique depuis quelques années déjà, lorsqu’elle a été contactée par des physiciens de l’université de Bordeaux qui cherchaient une méthode leur permettant de mener des expériences optiques sans les délais et les coûts habituels. En collaboration avec ces physiciens, ainsi que d’autres chercheurs d’Inria et de l’université de Lorraine (France), l’équipe a mené des expériences mêlant réalité et virtualité sur l’interféromètre de Michelson.
Une étude utilisateur réalisée pendant trois mois avec plus de cent étudiants de premier cycle ainsi que sept enseignants de l’IUT de Bordeaux a permis de montrer que la version simulée et augmentée du dispositif optique classique améliorait de façon significative l'apprentissage de concepts liés à l'interférométrie de Michelson. HOBIT est maintenant utilisé à l'IUT de Bordeaux pour les TP liés au Michelson.
Martin Hachet, qui cherche à pousser ces approches qui combinent le réel et la simulation numérique précise : « Notre objectif n’est pas de remplacer la réalité, mais plutôt de l'augmenter à travers la simulation », avant d’ajouter : « C’est comme un simulateur de vol. L’exercice se fait dans un cockpit de simulation qui ressemble à celui d’un véritable avion, sauf que le danger et les coûts sont moindres, et les scénarios d'apprentissage sont infinis. C’est une fois qu’ils auront acquis des connaissances suffisantes qu’ils pourront passer à de véritables expérimentations optiques. »
L'équipe travaillant sur le projet HOBIT est maintenant en train de mettre au point un simulateur augmenté de nouvelle génération qui permettra de réaliser un grand nombre d'expérimentations à partir d'un seul dispositif interactif.
Cultiver votre jardin intérieur
Les progrès technologiques nous poussent à être toujours plus connectés et plus productifs avec un risque certain de nous dissocier entièrement du moment présent. Afin d’explorer des voies alternatives nous permettant de contourner ces risques, l'équipe-projet Potioc a conçu un "bac à sable augmenté" destiné à des exercices de méditation en pleine conscience. Grâce à un projecteur, le sable prend l’apparence d’un paysage tropical et comme pour les jardins zen miniatures, il est possible de modifier le terrain directement avec ses mains. Les changements d'aspect de la surface augmentée apparaissent en temps réel. Le paysage ainsi simulé est directement relié à l’activité interne de l’utilisateur grâce à des capteurs physiologiques. Par exemple, les vagues se synchronisent à sa respiration, lui fournissant à la fois des retours visuels et auditifs. Il est également possible de rendre la flore plus verte et de faire apparaître des bruits d’animaux en pratiquant des exercices de respiration.
Cette forme de méditation tangible doit aider à prêter attention à soi-même et à son environnement. Martin Hachet précise également que ce travail a été réalisé en suivant une démarche de conception participative : « durant la conception, l'équipe a pris conseil et fait évaluer son dispositif par des praticiens de méditation. Ces derniers ont pu guider les développements qui ont permis de renforcer l'effet calmant et ressourçant du système. Ils ont été très enthousiastes à la perspective du potentiel de ce type de dispositifs technologiques conçus pour le bien-être. »
Il n'en a pas fallu plus pour que la petite graine germe et donne naissance à une collaboration avec ULLO, une toute jeune startup de la région Nouvelle Aquitaine, comme en témoigne Jérémy Frey cofondateur en charge de la recherche et du développement :
« Ullo développe des supports technologiques s’adressant au personnel soignant ainsi qu'aux spécialistes de la santé tels que les psychomotriciens, neuropsychologues ou bien encore les orthophonistes. Nous concevons pour les Ehpad et les maisons de retraite des outils d’évaluation et de stimulation pour la prise en charge des troubles liés au vieillissement. Ils ont pour ambition d’assurer à terme les conditions d’un maintien à domicile vigilant. Avec les hôpitaux universitaires, nous travaillons à la création de dispositifs d'aide à la relaxation afin d'améliorer la prise en charge des patients lors des hospitalisations. Un support de relaxation permettant des stimulations multisensorielles tel que Inner Garden entre donc parfaitement dans le champ de nos applications. C'est là un concept que nous continuerons à pousser en avant grâce nos partenaires académiques. »
Observer le cerveau en action
Teegi est une interface EEG (électroencéphalographique) tangible qui utilise comme support physique une marionnette sur laquelle l’activité de votre cerveau est affichée en temps réel.
Avec Teegi, l’objectif principal est de donner aux utilisateurs débutants des outils et des visualisations qui soient plus adaptés que ceux qu'utilisent actuellement les experts. En recourant à une installation de type tangible, les utilisateurs peuvent se concentrer sur les effets de certaines activités (comme le mouvement des mains ou des pieds, la fermeture des yeux) et ainsi augmenter leur compréhension des processus à l’œuvre dans le cerveau. Les utilisateurs peuvent aussi manipuler directement les membres de Teegi, pour observer les zones du cerveau impliquées.
Teegi est donc un outil tout indiqué pour l’éducation (par exemple au sein de musées scientifiques) ou pour l’entraînement à l’utilisation de BCI ("Brain Computer Interfaces", interfaces cerveau-ordinateur).
Mentionnons également que l'équipe proposera durant la conférence un cours sur les interfaces cerveau-ordinateur, ce qui sera une première pour CHI.