TECHNOLOGIES CLÉS 2010 (novembre 2006)

Technologies de l’information et de la communication

14. Interfaces humain-machine

Description

L'évolution technologique induit la généralisation des fonctions d'interface humain-machine (IHM), c'est-à-dire de dispositifs matériels et logiciels qui permettent à un ou plusieurs utilisateurs de communiquer avec un dispositif chargé de réaliser une action ou de fournir une information. Ces interfaces servent à transmettre un ordre de l'humain vers le dispositif (souris d'ordinateur, volant de direction, manette de jeu, commandes de machines-outils  ...) ou à relayer une information du dispositif vers l'humain (écran d'ordinateur, tableau de bord automobile, alarme sonore, retour de force, réalité augmentée, synthèse vocale ...). La mise au point et le test de ces interfaces constituent un processus d'autant plus complexe que la complexité des dispositifs concernés augmente également. Par exemple, la quantité d'informations à transmettre à un conducteur automobile augmente régulièrement, alors que le nombre de paramètres de personnalisation du véhicule (position de conduite, confort intérieur, alarme de sécurité ...) croît également. Les interfaces posent donc des problèmes aussi bien de l'ordre de la technique (fusion de données multimodales, détermination de l'information à retransmettre, utilisation au mieux des modalités disponibles en fonction du contexte ...) que de l'humain.

Les interfaces doivent être adaptées à l'usage, en tenant compte par exemple de la priorité de délivrer telle information ou de réaliser telle action sur telle autre. Elles doivent prendre en compte des critères aussi variés que le type d'utilisateur (professionnel-domestique, homme-femme, enfant-adulte-personne âgée, avec ou sans formation, acceptabilité individuelle et sociale ...), l'environnement (industriel-tertiaire, conditions de visibilité, culture, langue, collaboratif-individuel ...), la réglementation (arrêts d'urgence, types d'information ...), la variété des supports (ordinateur, PDA, machine-outil, interopérabilité entre supports ...), etc..

Les moyens matériels de transmission de l'information et d'action bénéficient du cumul croisé d'expérience de différents secteurs d'activité : aéronautique (viseur tête haute, joystick, suivi du regard ...), automobile (bandes vibrantes, volant ...), informatique (fenêtres, souris, menus ...), etc.

Les IHM font également l'objet d'efforts de la part des industriels vers une standardisation. C'est particulièrement vrai dans le domaine de l'informatique, où se développent des boîtes à outils permettant de construire rapidement une interface visuelle adaptable aux différents systèmes, langages et contextes d'utilisation, à l'instar des outils disponibles pour le développement logiciel.

Les technologies d'IHM relèvent de différents axes technologiques :

• les interfaces matérielles (écrans, manettes, claviers, interfaces haptiques, caméras, microphones ...) ;
• la conception des interfaces (ergonomie, psychologie cognitive, adaptation au contexte à partir d'hypothèses ...) ;
• l'électronique et l'informatique de gestion des interfaces.

Pour les années à venir, des travaux sont déjà engagés dans différentes directions telles que :

• les nouveaux modes de représentation des informations et de navigation, les nouveaux paradigmes d'interfaces pour remplacer l'interface graphique de type « Wimp » ou « métaphore du bureau » : exploitation du 3D, interfaces multimédias, médiation homme-machine, usage d'avatars ;
• l'IHM générique, briques logicielles permettant de construire des applications IHM adaptées ou spécialisées ; à partir de briques génériques, spécialisation des interfaces en fonction du contexte (intelligence, apprentissage) ;
• l'interaction « ubiquitaire » affranchie d'équipements par la langue naturelle, la gestuelle, la capture des mouvements d'une partie du corps ou des yeux, des émotions ou toute information « portée » naturellement par l'utilisateur ;
• les interfaces sensorielles : haptiques (toucher), vision augmentée, odorat, ouïe ;
• les technologies d'interface électronique-neurones : cette technologie basée sur des sondes miniaturisées permet de comprendre le fonctionnement des réseaux de neurones biologiques. Elle amènera un véritable saut dans le domaine des neurosciences. Des applications sont à attendre à long terme pour les neuroprothèses et les interfaces homme-machine. À ce jour il n'y a pas d'industriel mais une solide base de recherche, notamment aux États-Unis. C'est une technologie verrou pour les systèmes mixtes biologie-électronique.

La principale difficulté demeure dans la forte dimension « humaine » à appréhender dans le développement des technologies. Les technologies développées ne s'imposeront pas par leur qualité intrinsèque mais par la valeur qu'elles apportent aux services et aux produits auxquels elles sont intégrées. Notamment, elles devront gérer les éventuelles surcharges sensorielles dans des domaines tels que la conduite automobile ou certains environnements professionnels, dans lesquels l'attention de l'opérateur doit rester concentrée sur des perceptions extérieures à l'interface.

Enjeux, impact

L'enjeu technologique est de réduire un goulot d'étranglement en rapprochant les systèmes artificiels de la perception naturelle de l'homme. L'enjeu social et économique est de favoriser l'acceptabilité des fonctions communicantes dans la vie quotidienne, de concevoir des produits fonctionnels et de permettre l'accès à un plus grand nombre de personnes (handicaps, personnes âgées, etc.). Il est aussi d'imposer de nouveaux paradigmes qui viendront se substituer à ceux qui, datant des années 70, sont actuellement dominants. Des places de leaders sont à prendre (par le biais de brevets sur ces nouveaux paradigmes par exemple).

La nécessité de tester certaines technologies sur l'humain (pour les implants neuronaux, par exemple) est un facteur qui doit être pris en compte dans le développement de ces technologies. Les aspects technologiques relatifs à la notion d'interopérabilité sont fortement contraints par les normalisations de formats d'échange pour chaque secteur d'application concerné. L'adaptation des interfaces aux préférences des utilisateurs impose le stockage d'informations personnelles et par conséquent des problématiques en relation avec la protection de la vie privée.

Au cours des dernières années, ce domaine technologique a été fortement influencé par les secteurs de la défense et du jeu, secteurs dans lesquels la France se distingue. L'impact est très fort puisqu'il s'agit de l'acceptabilité de l'informatique ambiante et de rendre possible l'accès ubiquitaire à l'information, à la communication. De nombreuses applications ne pourront voir le jour faute de mode d'interaction adapté, notamment dans le monde du logiciel embarqué où le système est transparent pour l'utilisateur qui ne voit que l'interface.

Marché

Les interfaces humain-machine sont centrales pour de nombreux secteurs d'application : électronique personnelle, environnements industriels, automobile, défense, aéronautique, etc. C'est une technologie à très fort potentiel diffusant. On estime le marché mondial des interfaces humain-machine à 590 M$ en 2006 (vente de produits et services liés aux IHM). Le marché mondial est en croissance annuel de 6 %, contre 10 % pour la seule Europe.

Par ailleurs, l'étude de marché met en évidence la priorité accordée au développement d'interfaces permettant la gestion d'information en temps réel, notamment pour les secteurs de la logistique, de l'assurance qualité, de la planification ou de la maintenance.

Acteurs

Disciplines scientifiques : informatique, automatique, traitement du signal, électronique, sciences du langage, psychologie, sociologie, neurosciences.

Compétences technologiques : composants électriques, audiovisuel, télécommunications, informatique, analyse, mesure et contrôle

Pôles de compétitivité : Image, multimédia et vie numérique (Île-de-France), Images et réseaux (Bretagne), Vestapolis (Île-de-France), System@tic (Île-de-France), Véhicule du futur (Alsace, Franche-Comté), Ville et mobilité (Île-de-France), Aéronautique et espace (Aquitaine, Midi-Pyrénées)

Liens avec (technologies) : sécurité active des véhicules ; composants et systèmes logiciels ; acquisition et fusion de données ; réalité virtuelle, augmentée, 3D ; imagerie et instrumentation associées aux sciences du vivant ; capteurs intelligents et traitement du signal ; méthodes et outils de coconception ; ingénierie des systèmes complexes ; technologies d'authentification ; affichage nomade ; infrastructures et technologies pour réseaux de communication diffus.

Principaux acteurs français

Centres de compétences et industriels : une partie des acteurs français sont regroupés au sein de l'AFIHM (Association francophone d'interaction homme-machine) (www.afihm.org/sites-web/organismes.html). Parmi les adhérents : CENA-PII (Toulouse et Athis-Mons), EMN-CMI (Nantes), ENST-I3 (Paris), Eurecom (Sophia Antipolis), Eurisco ICTT (Lyon), IRIT-IHMPT (Toulouse), Imag-Clips (Grenoble), LAMIH (Valenciennes), LIHS (Toulouse), LIMSI (Orsay), LIRMM-IHMH (Montpellier), LISI (Poitiers), LRI-IHM (Orsay), Merlin (Inria), Trigone (Lille), Valoria-Équipage (Vannes), EDF, Ilog User Interface Research, La Poste-SRTP, FTRD.

On ne cite ici que des acteurs dont la principale activité est liée aux IHM. L'ensemble des industriels des domaines d'applications cités précédemment ont également une activité forte dans les interfaces humain-machine.

© Ministère de l'Économie, des Finances et de l'Industrie,
Direction Générale des Entreprises, 12/2006