Influence des interfaces dans le transfert du virtuel au réel

par Florian Larrue

Thèse de doctorat en Sciences cognitives

Sous la direction de Bernard N'Kaoua et de Christian Gross.

Le président du jury était Didier Le Gall.

Le jury était composé de Helene Sauzeon, Martin Hachet.

Les rapporteurs étaient Remy Versace, Didier Le Gall.


  • Résumé

    La thématique générale de notre thèse porte sur le transfert virtuel/réel de connaissances spatiales, et plus particulièrement sur l’identification de variables susceptibles d’optimiser ce transfert. Notamment, nous nous sommes intéressés à l’influence des interfaces de déplacement, de l’engagement physique et des informations sensorielles relatives au corps sur l’acquisition et le transfert de connaissances spatiales du virtuel vers le réel. L’engagement physique a été manipulé à l’aide de deux interacteurs (tapis roulant Vs joystick) proposant respectivement un fort et un faible engagement physique, ainsi que par une Interface Cerveau Ordinateur (ICO), permettant de commander un déplacement à l’aide de l’activité cérébrale du sujet, supprimant ainsi toute composante motrice effective. Enfin nous avons également manipulé l’expertise en jeu vidéo, variable susceptible de jouer un rôle important dans l’acquisition et l’utilisation des compétences spatiales au sens large, et plus spécifiquement dans le transfert virtuel-réel.Nos expérimentations consistaient à apprendre un trajet à l’aide d’une des situations d’interaction définie ci-dessus. Le transfert virtuel/réel des connaissances spatiales a été ensuite évalué à l’aide de 6 tâches : une tâche de classification chronologique de photos, une tâche d’estimation de la distance parcourue et une tâche d’estimation de directions (tâches égocentriques) ; une tâche de croquis du trajet, une tâche d’estimation de la direction du point de départ du trajet (tâche allocentrique) ; et enfin une tâche globale de wayfinding consistant à reproduire en environnement réel le trajet préalablement appris en virtuel.Nos résultats montrent que les effets de l’engagement physique (en particulier des informations proprioceptives et vestibulaires) et de l’expertise en jeu vidéo sont différents selon la nature de la compétence spatiale sollicitée (composante égocentrique, allocentrique ou reproduction du parcours). De plus, les résultats obtenus à l’aide de l’ICO permettent de préciser le rôle de la composante motrice dans l’acquisition et le transfert virtuel/réel de compétences spatiales.L’ensemble de ces données sont discutées au regard des modèles d’acquisition et d’utilisation des connaissances spatiales, tels que le modèle Landmark-Route-Survey et la théorie des graphes. Les perspectives de notre travail concernent le développement d’interfaces adaptées aux utilisateurs ainsi que l’entraînement ou le réentraînement des compétences spatiales de sujets âgés ou de patients présentant des pathologies lésionnelles et/ou dégénératives.

  • Titre traduit

    Influence of interfaces in the transfer from virtual to real


  • Résumé

    The general theme of our thesis focuses on the transfer of spatial learning from a virtual to a real environment, and more precisely on the identification of parameters that might optimize this transfer. Namely, we investigated the influence of displacement interfaces, of the physical involvement, and of the body-based information on the acquisition and the transfer of spatial learning from a virtual to a real world. The physical involvement was manipulated with the help of two interactors (Treadmill vs. Joystick) that respectively propose strong and mild physical involvements as well with the help of a Brain-Computer Interface (BCI). The BCI allows controlling displacements using subject’s brain activity, thus nullifying all effective motor components. Finally, we also manipulated videogame experience, a parameter supposed to play an important role in the acquisition and the use of spatial skills in the widest sense and, more specifically in the virtual-to-real transfer. Our experimentations first consisted in route learning within one of the above described interaction conditions. Then, the virtual-to-real transfer of spatial learning was evaluated with 6 tasks: the picture classification task, the distance estimation task, and the direction estimation task (egocentric task); the sketch-mapping task, the starting point estimation task (exocentric task); and finally the global wayfinding task, consisting in reproducing the previously learned virtual route in the real environment.Our results reveal that the effects of the physical involvement (in particular, of the proprioceptive and vestibular information) and of the videogame experience are different, depending on the nature of the spatial ability needed (egocentric or exocentric component, route reproduction). Moreover, the results obtained with the BCI allow to precise the role of the motor component in the acquisition and the transfer of spatial skills from the virtual to the real environment.These findings are discussed relative to the models of spatial knowledge acquisition and its utilization, such as the Landmark-Route-Survey model and the graph theory. Future trends of our work will concern the development of user-friendly interfaces as well as the training or the retraining of spatial abilities in older adults with or without degenerative disorders and patients with various brain lesions.

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