Conception de systèmes interactifs persuasifs : application au domaine de l'énergie

Designing Persuasive Interactive Systems : Energy as case study

• Auteur / Autrice : Van Bao Nguyen
• Direction : Yann Laurillau, Gaëlle Calvary
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 03/07/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de Grenoble
• Jury : Président / Présidente : Patrick Reignier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Rivière, Laurent D'Orazio
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Joseph Maurice Christian Bastien, Jean Vanderdonckt

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modification du comportement

Consommation d'énergie

Interaction homme-robot

Mots clés libres

Persuasive

Interaction Homme-Machine

Energie

Persuasive

Human Computer Interaction

Energy

Résumé

Cette thèse aborde la conception des systèmes interactifs persuasifs (SIP). Ces systèmes sont conçus pour induire et accompagner un changement de comportement au travers de l’interaction homme-machine, sans coercition et avec une utilisation volontaire. Ces systèmes s’inscrivent dans la mouvance des technologies persuasives et leur conception repose sur des principes de persuasion et d’autres approches issues de la psychologie.Dans cette thèse, nous nous concentrons sur le domaine de l’énergie et le changement de comportement pour adopter des modes de consommation plus vertueux. En effet, un des grand défis sociétaux en lien avec la question du changement climatique, la consommation énergétique domestique représente actuellement environ un tiers de l'énergie totale mondiale consommée et ne cesse d’augmenter. Outre l’amélioration technique des appareils, il est incontournable de changer nos habitudes. Cependant, changer un processus long et difficile.Le défi est donc de concevoir une interaction homme-machine prévue pour accompagner le processus de changement et, par conséquent, pour une interaction long-terme. Pour cela, à partir d’une étude de classifications, espaces de conception et framework des systèmes persuasifs, nous proposons le framework UP+, notre contribution conceptuelle. Ce framework propose un cadre pour la conception des systèmes interactifs persuasifs structuré selon trois dimensions : deux relatives au processus de changement de comportement au niveau micro (cause-effet-causalité) et macro (long terme)) ; l’autre relative à la dimension psychologique de la motivation. Nous identifions quatre classes de fonctions de persuasion (comprendre, décider, agir et protéger) déclinées en douze sous-classes de fonctions de persuasion.En nous appuyant sur UP+, l’état de l’art des systèmes persuasifs pour l’énergie montre qu’ils se concentrent principalement que sur quelques fonctions de persuasion seulement (ex. auto-surveillance). Dans cette thèse, nous nous concentrons tout particulièrement sur l’aspect décision et causalité du comportement. Une autre contribution est l'Interface utilisateur Mondrian, une preuve-de-concept proposant un cadre d’interface qui traite de l’implication long-terme des utilisateurs. Elle doit répondre à plusieurs objectifs : capter l’attention de l’utilisateur ; offrir plusieurs niveaux d’interaction selon le contexte s’usage ; permettre l’intégration de plusieurs briques interactionnelles support de la persuasion. En particulier, nous proposons deux briques, Sliders4DM et Plan4Actions. Sliders4DM est un nouveau widget d’aide à la décision conçu pour permettre à des utilisateurs novices d’explorer et trouver un compromis satisfaisant entre plusieurs critères potentiellement incompatibles. Il s’appuie sur une approche what-if. Nous avons évalué Sliders4DM par une expérimentation qualitative (16 participants) et une comparative et quantitative (177 participants). Plan4Actions est un nouveau concept d’interface d’aide à la décision et la compréhension des effets d’un comportement à l’aide d’explications : il permet à des utilisateurs de planifier une séquence d’actions pour à la fois réduire leur consommation énergétique tout en maintenant un niveau de confort satisfaisant. Une expérimentation qualitative menée avec 13 participants montre son utilisabilité et son utilité. Nous mettons également en évidence les limites de ce travail et la nécessité de mener une évaluation à long terme dans un environnement domestique réel pour valider entièrement leur efficacité persuasive.

This thesis is about persuasive interactive systems, a subclass of interactive systems aiming at supporting sustainable behaviors. Persuasive technology is a very recent and emerging topic, which relies on persuasion to support human behavior change voluntarily without coercion and deception.In this research, we focus the design of persuasive system for promoting behaviors change with energy as application domain. In the interest of preserving the planet, reducing domestic energy use is necessary for fighting against global warming and climate change issues. The approach to save energy by introducing more efficient appliances only tackles partially the current issues. An urgent need is to motivate sustainable behaviors in energy usage. However, changing people behaviors involves a complex and difficult process.The challenge is to design interactive systems that take into account this process dimension and that keep users involved over time in the process of behavior change. Consequently, based on a review of classifications, design spaces and frameworks targeting the design of persuasive systems, we propose the UP+ framework, our first and conceptual contribution. It considers three dimensions: two related to the process aspect of behavior change, at two levels: micro (cause-effect-causality) and macro (long term)); one related to the psychological aspects of motivation.Based on the UP+ framework, we conduct a state of the art of existing persuasive systems for energy. It reveals that most of these systems covers a few persuasive functions only (e.g., self-surveillance or eco-feedback). In this work, we particularly focus on decision and causality of behavior. A second contribution is the Mondrian User Interface, a proof-of-concept of UI designed to sustain daily use and to keep inhabitants motivated in the long run. We consider thrre goals: to catch user’s attention; to offer multiple levels of user interaction depending on the context of use; to allow the integration of interactional bricks supporting persuasion. Particularly, we propose two bricks, Sliders4DM and Plan4Actions.In order to assist inhabitants in preparing a change (decision), Sliders4DM is a novel widget allowing non-specialists to find an appropriate trade-off between (possibly) conflicting criteria in the home via what-if approach. Sliders4DM is evaluated with two experiments: a qualitative one (16 participants) and a quantitative comparative one (177 participants). Plan4Actions is a novel concept of user interface for planning daily actions. The concept is empowered by the co-decision between inhabitants and the home management system. It provides inhabitants with flexibility in planning their daily actions in order to satisfy their objectives in terms of comfort and sobriety. A twofold evaluation presented a favorable assessment from 13 participants about Plan4actions’ comprehension, its usability and potential utility in the domestic context.We also discuss the limitations related to persuasive interaction covered by current works and the needs for a long-term evaluation to mesure the behavior changes. The thesis opens new perspectives for extending current research of PIS for energy. To conclude, we define our future works, which involves short-term improvements for current prototype and its deployment in real domestic context.