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Institut Cognition Tremplin Carnot
Création 22/11/2016
Type Partenariat Public-Privé
Siège ENSC

Avenue Roul

33400 Talence

Langue Français
Effectifs Permanents : 400 personnes

Temporaires : 510 personnes

Total : 910 personnes

Directeur Célestin Sedogbo
Site Web www.institut-cognition.com

Introduction[modifier | modifier le code]

Dans un contexte de concurrence mondialisée, innover est essentiel pour les entreprises. L’accès aux meilleures compétences de recherche et développement est alors nécessaire. Le réseau Carnot se positionne comme leader de la recherche partenariale et comme levier incontournable d’accélération de l’innovation pour les entreprises.

Rapide historique[modifier | modifier le code]

A l’issue de l’appel à candidature (AAC) Carnot 3, 29 instituts Carnot et 9 tremplins Carnot ont été sélectionnés. Parmi les 9 tremplins Carnot, le tremplin Carnot Cognition est un institut national créé pour développer les partenariats recherche/entreprises dans le domaine des sciences cognitives et de la cognition (voir le communiqué de presse régional, signé à Talence le 13 Juillet 2016).

Objectif général du Tremplin Carnot Cognition[modifier | modifier le code]

L’institut Carnot Cognition met à disposition des entreprises un portail de compétences qui leur permet de mieux prendre en compte les besoins spécifiques de l’humain dans le développement de nouvelles technologies et services innovants, cherchant ainsi à accompagner l’augmentation de la cognition humaine.

Qu’est-ce que la Cognition et les Sciences Cognitives ?[modifier | modifier le code]

La Cognition est un terme scientifique qui désigne tous les processus mentaux qui se rapportent à la fonction de connaissances et mettent en jeu la mémoire, le raisonnement, l’apprentissage, l’intelligence, le langage, la résolution de problème, la prise de décision, la [[1]] et l’attention, les émotions.

Dès les années 1955-1960, un groupe de chercheurs en psychologie basés à Harvard, détaillent ces différents processus cognitifs et entament ce qui a été désigné comme la « Révolution cognitiviste »[1] [2]. Bruner (voir par exemple cet article) et Millet ont été des auteurs particulièrement moteurs dans cette révolution : il ont émis les critiques les plus solides envers le behaviorisme (qui interdisait toute hypothèse sur le fonctionnement mental), ont assisté à la naissance de la cybernétique, ont alors modélisé le fonctionnement de la pensée humaine en proposant la boucle de régulation entre les perceptions et les actions, en incluant les apprentissages informatifs et adaptatifs et enfin en prenant en soulignant l’importance de la prise en compte des affects (sentiments, émotions, humeurs).

La cognition s’intéresse donc aussi bien aux processus de traitement de l’information (qualifiés de haut niveau, tels que le raisonnement, la mémoire, la prise de décision) qu’aux processus plus élémentaires tels que la perception, l’action, la motricité, les émotions. Depuis Damasio et son ouvrage L’erreur de Descartes, les émotions sont prises en compte dans l’analyse des fonctions cognitives, par exemple, dans le cas de la prise de décision : Damasio mais aussi Klein et al. (1989)[3] ont réussi à montrer que l’activité doit être appréhendée au cours de l’action, englobante et complexe, en considérant les processus à la fois cognitifs, perceptifs et affectifs comme inextricables.

La cognition est souvent étendue au-delà du seul cadre de la cognition humaine pour inclure tous les processus « intelligents » y compris chez les animaux ou mis en œuvre au sein de systèmes artificiels, comme les ordinateurs. Avec le développement de l’informatique, l’ambition de créer des « machines à penser » similaires à l’esprit humain a germé. L’intelligence artificielle (ou IA) dont on parle tant contient « l'ensemble de théories et de techniques mises en œuvre en vue de réaliser des machines capables de simuler l'[4]» . L’IA vise à reproduire au mieux, à l’aide de machines surpuissantes, des activités mentales de compréhension, perception, décision. L’objectif consiste à modéliser la résolution d’un problème inédit, par un organisme. Des systèmes experts sont alors conçus, à partir des connaissances que les professionnels, chercheurs savent indispensables pour résoudre le problème. Ils s’inspirent du système nerveux et du psychisme animal pour travailler sur les robots et les réseaux neuronaux. En savoir plus ici.

De manière plus large, les sciences cognitives rassemblent de nombreux domaines scientifiques centrés sur l’étude de la cognition, citons par exemple : les neurosciences, la psychologie, l’anthropologie, la philosophie, la linguistique, l’informatique, les mathématiques. On parle alors de recherche transdisciplinaire (voir par exemple : [https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00984868/document [5] ), qui cherche à comprendre les caractéristiques des relations mêlant les activités cognitives, affectives et motrices. La réalité est représentée de manière opératoire à partir de nos perceptions, puis interprétée dans le cadre de raisonnements, puis sollicitée pour guider nos actions.

Figure 1: Les différents domaines scientifiques couverts par les Sciences Cognitives (liste non-exhaustive).

D’autres courants de recherche se détachent petit à petit de cette perspective représentationaliste[6] et définissent la cognition comme un phénomène dynamique et émergeant. Dans ce cadre, Cahour & al. (2016)[7] étudient l’une des évolutions théorique, conceptuelle et méthodologique importantes de ces dernières années : la prise en compte croissante de l’expérience subjective des usagers dans l’analyse de l’activité. Plusieurs objectifs sont en ligne de mire :

  1. Aller au-delà d’une vision rationnelle et désincarnée de la cognition du sujet, s’intéresser à sa subjectivité, ses émotions, ses pensées pour comprendre les sources d’une activité jugée plaisante ou déplaisante par ce dernier.
  2. L’individu interrogé est l’informateur du chercheur mais il s’informe lui-même également en verbalisant des descriptions précises de son vécu singulier lors de la réalisation d’une action donnée. Il met à jour ce qui est saillant et ce qui fait sens pour lui, développant indirectement ses compétences (voir la « Clinique de l’activité » [8] de Clot).
  3. Enfin, la visée finale est l’accompagnement vers une amélioration de l’activité, du système ou du service, par la proposition de recommandations fonctionnelles et ergonomiques qui répondent à ce qui a été réellement vécu par les usagers. Certains projets recourent d’ailleurs de plus en plus aux démarches de co-conception participative en intégrant les usagers eux-mêmes.

Domaines d’expertise du Tremplin Carnot Cognition[modifier | modifier le code]

Le Tremplin Carnot Cognition se positionne sur 3 grands domaines d’expertises.

Les laboratoires qui le constituent, à partir de leurs champs disciplinaires respectifs et de leurs axes de recherche de prédilection, sont amenés à développer des théories, des concepts et des méthodologies appropriées, intégrant toujours le facteur humain dans la réflexion.

Les recherches partenariales conclues entre le Tremplin Carnot Cognition et les entreprises veillent à servir les Sciences Cognitives de manière générale, mais plus particulièrement, la stratégie de recherche mise en place consiste à identifier les nouveaux besoins des entreprises en termes de cognition et à répondre aux défis actuels de la recherche, concernant : la cognition augmentée, la cognition collaborative, l’intelligence artificielle cognitive (définis ci-après).

La cognition augmentée se propose de créer une « symbiose » humain-machine (voir par exemple : Brangier (2003)[9] ) afin d'optimiser le fonctionnement du cerveau lorsqu'il se trouve en situation critique, par exemple : sous l'effet du stress ou d'une surcharge d'information (à ne pas confondre avec le domaine du Brain Computer Interface – BCI). Il vise à créer des interactions innovantes permettant d’aider, de suppléer ou d’augmenter les capacités d’action et de traitement de l’information de l’humain.

Domaines d'application :

Même s’ils sont inextricablement liés, les principaux axes de recherche étudiés par l’Institut Cognition concernent les nouvelles formes d’interaction, l’apprentissage, les relations entre action, vision et perception, et le traitement du handicap et des déficiences cognitives.

L’institut Cognition travaille ainsi sur de nouvelles formes d’interaction Homme-Système tels que la gestuelle, le tactile, le langage ou encore les émotions dans des contextes individuel et collectif. L’institut dispose notamment d’une forte expertise dans le domaine du traitement du langage qu’il soit verbal ou non verbal, sur la contextualisation du langage et la représentation des connaissances.

La mise au point de nouvelles interactions permet par exemple de concevoir des usages innovants, des agents conversationnels « affectifs » ou des interfaces adaptatives en fonction du profil ou du comportement d’un utilisateur (voir par exemple : journée de recherche de l’ENAC, Toulouse, 2014[10]).

L’institut axe également sa recherche sur les processus et dynamiques d’apprentissage dans différents domaines tels que le langage, la musique ou encore les activités grapho-motrices et sur la contextualisation de ces processus. Les outils numériques conçus dans le cadre de cette recherche visent notamment à améliorer l’apprentissage par la prise en compte du contexte, l’adaptation à l’utilisateur, à son activité et à son environnement.

Les travaux réalisés sur l’axe « Action-Vision-Perception » traitent de problématiques telles que la prise de décision dans des systèmes complexes en situation incertaine, la création d’environnement virtuels immersifs, le traitement de l’organisation spatiale de l’information.

Quelques exemples de projet :

Le projet « EMMA » (Embedded software for Mass Market connected Applications) a pour objectif de trouver de nouveaux modèles d’interaction destinés au grand public pour l’accès à l’information, l’assistance à la personne et le divertissement dans les champs d’application de la réalité augmentée, la télévision connectée, la mobilité, la robotique, ...

AccessiMap est un projet multidisciplinaire et innovant qui vise à concevoir et évaluer un prototype de table collaborative interactive permettant à des déficients visuels d’explorer des cartes géographiques, mais aussi de collaborer avec d’autres déficients visuels et/ou des voyants.

Depuis quelques années un courant de recherche, appelé « Team Cognition », s’intéresse au fonctionnement et à la performance des équipes pour identifier les facilitateurs et les inhibiteurs de la coordination efficiente des membres lorsqu’ils sont confrontés à un problème à résoudre. Un des objectifs consiste à caractériser précisément quels processus cognitifs sont mis en œuvre par chacun des membres et par le groupe entier, pour tendre vers une intelligence collective.

Domaines d'application :

Les domaines de recherche de la cognition collective concernent majoritairement les domaines de l’aviation (civile et militaire), de la régulation du trafic (aérien, ferroviaire, et routier), de la gestion de crise (santé, nucléaire). A chaque fois, il s’agit d’identifier les éléments à l’origine d’une coordination déficiente et d’une baisse de performance.

La compréhension fine des activités individuelles et collectives, permet de modéliser et prédire le comportement et les décisions du groupe, vise à faciliter le partage collaboratif en groupe ouvert, à optimiser la constitution de référentiel commun partagé, et enfin à concevoir des systèmes d’aide à la décision collective.

Quelques exemples de projet :

Les interactions nouvelles sont investiguées (liste non-exhaustive) :

- à travers un projet de recherche qui porte sur la modélisation computationnelle des intentions pour faciliter les interactions sociales intuitives entre des agents naturels et artificiels;

- à travers le projet « The JointAction4HRI » qui cherche à construire un cadre théorique solide et complet pour aider à conceptualiser l’interaction entre humain et robot. Une partie de ce projet vise à mieux comprendre l'action jointe et l’attention conjointe. Ces deux processus jouent un rôle essentiel dans le développement psychologique typique et atypique (par exemple chez les enfants autistes) et leur meilleure connaissance devrait permettre d'améliorer la compréhension et la modélisation de la collaboration homme-robot.

Figure 2 : Collaboration sur tables interactives et tangibles

Au sein du Tremplin Carnot Cognition, les laboratoires étudient les problématiques liées à l’intelligence artificielle cognitive. Il s’agit de créer des intelligences artificielles autonomes, évolutives, basées sur le fonctionnement du système de traitement de l’information de l’Homme. A terme, ces intelligences artificielles permettent de soutenir les systèmes complexes en prenant des décisions de manière autonome sur la base de leurs connaissances dans des environnements mixtes (humain et machine).

Domaines d'application :

L’approche mixte de la modélisation de la cognition avec des algorithmes d’apprentissage automatique permet de créer des outils capables de simuler des comportements humains réalistes. Ces modèles sont aussi utilisés pour créer des agents autonomes adaptatifs (robot assistant, agent virtuel), des simulations de comportements humains dans un environnement réaliste ou des interfaces homme machine intelligentes.

Ces approches sont aujourd’hui au cœur des projets industriels afin de créer « l’usine du futur » à travers la modernisation des postes de travail. Par exemple, la robotique collaborative est de plus en plus présente dans l’industrie automobile ; cette technologie permet d’assister les opérateurs à réaliser des tâches complexes, variées et physiquement contraignantes. Un autre enjeu moderne est la conception de voitures autonomes ou semi-autonomes qui est contraint par de nombreuses problématiques concernant son fonctionnement, son acceptabilité, l’éthique de ses décisions en cas de situation à risque pour des êtres humains, etc.

Quelques exemples de projets :

Cet axe de recherche transversal a donné lieu à de nombreux projets concernant la communication en langage naturel ou gestuel entre un système numérique et un humain. Ces projets ont permis de créer des agents conversationnels, collaboratifs ou éducatifs sur des supports physiques avec des robots ou numériques avec des bots. On peut citer des projets tels que Nutri-Educ (une plateforme de conseils personnalisés en nutrition) ou PRETI (Plateforme de Recherche et d’Expérimentation pour le Traitement de l’Information) comme exemples de l’intégration de ces domaines. Ces plateformes sont conçues pour interpréter des données issues de bases de données utilisateurs à l’aide des connaissances en sciences humaines dans le but de créer des outils plus performants et adaptés aux utilisateurs.

Figure 3 : Nouveaux usages permis par la cobotique.

Finalement, à travers ces trois domaines d’expertise, l’objectif général de l’institut Cognition (dispositif Tremplin Carnot) est bien une mise à disposition d’un portail de compétences permettant aux entreprises intéressées de mieux prendre en compte les capacités humaines évoluant dans son contexte d’activité, dans le développement de technologies et services innovants, de manière à augmenter le potentiel d’innovation et leurs usages.

Les laboratoires partenaires[modifier | modifier le code]

Emanant d’initiatives du CNRS et de la Fondation Cognition (http://fondation-cognition.fr/ - réseau de 50 laboratoires de recherche sur tout le territoire, au plus près des pôles industriels régionaux), le Tremplin Carnot Cognition regroupe 14 laboratoires interdisciplinaires, dépendant de 19 tutelles[11], et s’inspirant de l’exemple de la chaire industrielle régionale STAH (Systèmes Technologiques pour l’Augmentation de l’Humain) de Bordeaux INP, portée par l’ENSC-Bordeaux INP. L’institut Cognition possède une structuration scientifique forte et ancrée dans le territoire national.

Les quatorze unités de recherche constitutives du tremplin Carnot Cognition sont les suivantes :

Ces 14 laboratoires couvrent un large spectre interdisciplinaire, fournissant les moyens adéquats pour développer des expérimentations en ligne, en laboratoire ou en situation naturelle, par imagerie cérébrale, prototypage, analyse de signaux, de corpus et de systèmes, ou encore modélisation et évaluation au sein de plateformes expérimentales dédiées.

Ce réseau travaille en synergie avec la Fondation Cognition http://fondation-cognition.fr au plus près des pôles industriels régionaux.

Gouvernance[modifier | modifier le code]

L’institut Cognition (dispositif Tremplin Carnot) est sous la coordination du CNRS qui a un mandat de gestion unique des tutelles dont relèvent les quatorze unités de recherche ; outre le CNRS, ses tutelles sont : Bordeaux INP, Université de Bordeaux, Lille 3, Lille 2, EPHE, Paris 8, ENS, EHESS, ENSAD, Université de Bourgogne, Grenoble INP, UGA, Université Toulouse 1, 2 et 3, INPT, UAPV, AMU.

La coordination de l’institut Cognition (dispositif Tremplin Carnot) est assurée par la déléguée régionale du CNRS en Nouvelle Aquitaine, Mme Gaëlle Bujan.

Le directeur de l’Institut Cognition est Mr Célestin Sedogbo, titulaire de la chaire industrielle régionale « Systèmes Technologique pour l’Augmentation de l’Humain- STAH » à l’ENSC – Bordeaux INP.

Références[modifier | modifier le code]

  1. ↑ Miller, G.A., « The cognitive revolution : A historical perspective », Trends in Cognitive Sciences, 7(3),‎ p. 141-144,‎
  2. ↑ Gardner, H., « Histoire de la révolution cognitive », Payot,‎
  3. ↑ Klein, G. A., « Recognition-primed decisions. », In W. B. Rouse (Ed.), Advances in man-machine systems research (Vol. 5, pp. 47–92). Greenwich, CT: JAI Press.,‎
  4. ↑ Définition du dictionnaire Larousse : http://www.larousse.fr/encyclopedie/divers/intelligence_artificielle/187257
  5. ↑ Lespinet-Najib (2013). De la neuropsychologie cognitive à la cognitique : vers une recherche transdisciplinaire. Document de HDR, Psychologie, Université de Bordeaux 1.
  6. ↑ Perspective représentationaliste en quelques mots : « La position représentationnaliste au sujet de la conscience soutient l’idée que les états phénoménaux de la conscience (les états qualitatifs) sont des états représentationnels, c’est-à-dire des états qui peuvent être entièrement expliqués par les propriétés des entités représentées. C’est une position réductionniste qui suggère que les propriétés de la conscience ne sont rien d’autre que les propriétés des entités, des objets que l’on perçoit ou que l’on vise. Mais les types d’états mentaux conscients, tels que les sensations ou les perceptions, n’ont-ils pas un caractère purement phénoménal – le fameux « What it is like ? », ce quelque chose que cela fait – qui échapperait à la seule description des objets dont nous faisons l’expérience ? Et si nos expériences de conscience possèdent leurs propres qualités – les qualia – pourquoi celles-ci ne seraient-elles pas physiques ? ».
  7. ↑ Cahour, B., Salembier, P. & Zouinar, M. (2016). Analyzing lived experience of activity. Le travail humain, vol. 79,(3), 259-284. DOI :10.3917/th.793.0259.
  8. ↑ Clot, Y., Bouffartigue, P., Durand, J.P., Fortino, S. & Mias, A. (2016). Questions autour de la clinique de l’activité, La nouvelle revue du travail, 9. DOI : 10.4000/nrt.2900
  9. ↑ Brangier, E. (2003). Le concept de « symbiose homme-technologie-organisation ». In N. Delobbe, G. Karnas & Ch. Vandenberg. Evaluation et développement des compétences au travail. UCL : Presses universitaires de Louvain. Volume 3. Pp. 413-422.
  10. ↑ Qu’est-ce que programmer une interface adaptative ? Le cas du prototype de station sol pour drone du projet D3CoS, par M. Magnaudet, S. Chatty, accessible en ligne : https://jre2014.sciencesconf.org/file/67343
  11. ↑ Les 19 tutelles : CNRS, Bordeaux INP, Université de Bordeaux, Lille 3, Lille 2, EPHE, Paris 8, ENS, EHESS, ENSAD, Université de Bourgogne, Grenoble INP, UGA, Université Toulouse 1, 2 et 3, INPT, UAPV, AMU.
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