Modélisation et simulation cognitive de l'opérateur humain : une application à la conduite automobile

Cognitive modelization and simulation of the human operator : an application to the driving task

• Auteur / Autrice : Thierry Bellet
• Direction : Jean-Claude Sperandio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Psychologie
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 5
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Claude Sperandio, René Amalberti, André Chapon, James Bret Michael, Janine Rogalski

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conduite automobile

Simulation, Méthodes de

Modèles mathématiques

Psychologie cognitive

Mots clés libres

Psychologie cognitive

Modèles mathématiques

Simulation, méthodes de

Conduite automobile

Résumé

Cette thèse est centrée sur la modélisation cognitive et la simulation informatique des activités mentales du conducteur automobile. Apres une rapide revue des questions épistémologiques inhérentes à la démarche de modélisation et de simulation cognitive (chapitres 1 et 2) nous nous focalisons sur les travaux réalisés dans le cadre particulier de la conduite automobile (chapitre 3). Le recueil de données empiriques (chapitre 4) - issues d'observations et d'expérimentations nous permet, dans un second temps, de discuter et d'affiner les modèles disponibles dans la littérature et, partant, de proposer notre propre modèle de simulation cognitive du conducteur (chapitre 5) dont l'implémentation informatique est en cours. Ce modèle insiste tout particulièrement sur l'aptitude du conducteur à générer et à manipuler des représentations mentales de l'environnement routier, ainsi que sur le rôle que jouent ces représentations dans la prise de décisions comme dans le contrôle et la régulation de l'activité de conduite. A la différence des modèles de comportement, et conformément au fonctionnement cognitif du conducteur réel, cosmodrive (cognitive simulation model of the driver) se veut résolument anticipatif : capable de se projeter ''mentalement'' dans le temps, il prévoit les évènements plus qu'il ne les subit; il agit dans son environnement plus qu'il ne réagit. D'autre part, à l'image de l'humain, le modèle développé est limite dans ses capacités cognitives, de sorte qu'il se doit d'adapter son fonctionnement (e. G. Stratégies, raisonnements) en fonction des exigences ponctuelles ou générales de la tache de conduite. A ce jour, l'architecture du modèle a été définie. Un formalisme pour la représentation des connaissances de conduite a également été propose. Par ailleurs, les principaux traitements cognitifs impliques au niveau tactique de l'activité ont fait l'objet d'une modélisation computationnelle au moyen de la méthodologie orientée-objet omt. En outre, la phase d'implantation sur machine a débuté; elle devrait permettre de déboucher, à brève échéance, sur un premier prototype opérationnel du modèle. Nous concluons ce travail (chapitre 6) en évoquant les applications potentielles de notre modèle en matière de technologie d'assistance à la conduite (système de copilotage intelligent).

This research is part of the human engineering program developed at inrets (French national institute of research on transport and safety). One of the aims of this program is to develop a computational model of the driver which allows the simulation of perceptive and cognitive processes involved during the driving activity. After a brief overview of epistemological aspects of this work (chapter 1), we discuss the human modeling approach in the psychology and ergonomics domains (chapter 2), and we realize a state of the art on driver models (chapter 3). Then, we present different experimental and observational data (chapter 4) in order to more precisely describe the mental activities carried out during the driving task. As a result (chapter 5), we propose a general cognitive model of the driver : cosmodrive (cognitive simulation model of the driver). In this fifth chapter, we describe the main components of the computer architecture of the model, with a specific focus on the tactical level. This stage of the work has been realized with the object modeling technique (omt) of rumbaugh (1991). We propose specific formalisms which can be used in order to implement cognitive processes (e. G. Mental representation generation, decision, anticipation), and to represent driving knowledge. At the end, we conclude (chapter 6) by considering the future perspectives of cosmodrive in terms of driving assistance systems.