talk given by Patrice Terrier at the IHM'10 conference

1. INTERACTION HOMME-
MACHINE ET MÉMOIRE
Perspectives pour la gestion des situations à risques

2. Sujets de discussion
 Comment aider l’opérateur humain à gérer les
événements non anticipés ?
 Représenter les contraintes de fonctionnement du
système (invariants) dans l’interface permet de mieux
accéder à la signification des événements présentés
 Le rappel comme outil d’évaluation de l’activité du point de
vue des représentations

3. Sujets de discussion
 Pourquoi l’expert en cardiologie traite le risque de
façon catégorielle (risque, pas de risque) par
rapport au médecin moins expérimenté ?
 Représentation ‘floue’ du risque et biais
 Distinguer l’utilisation des représentations thématiques (gist)
et de détail (verbatim)

4. Sujets de discussion
 Comment mettre en évidence les exigences des
tâches de recherche d’information sur le web?
 la Recollection comme mesure sensible
 Utiliser les paradigmes duels de mémoire (recollection vs.
familiarité ; représentations ‘verbatim’ et ‘gist’)

5. Comment aider l’opérateur de contrôle de processus à
gérer les événements non anticipés ?
Représenter les contraintes

6. L’opérateur de contrôle de processus
 Contrôle de processus
 1 produit résulte d’une transformation physique
ou chimique (nucléaire, chimie, sidérurgie,…)
 Complexité : grande taille, dynamique temps
réel, variables lentes et interconnectées
 Opérateur
 Modèle mental pour détecter les défauts et en
diagnostiquer la cause
 Affichages graphiques comme soutien

7.  Problème : comment l'aider à gérer
les événements non anticipés par le
concepteur ?
 situations anormales peu familières
et non anticipées
 enjeu crucial pour la sécurité du
système H x M
L’opérateur de contrôle de processus

8.  Solution :
 Révéler dans l'interface les contraintes
de fonctionnement pertinentes par
rapport au but
 Exemple d'un réservoir…
L’opérateur de contrôle de processus

9.  1 système = des contraintes
 N perturbations possibles
 Rythme chgt volume est déterminé
 Pouvoir détecter si la contrainte est violée

10. Mise en relation sémantique
(Semantic mapping, Bennett & Flach, 1992)
 Processus qui consiste à reporter des relations et
contraintes importantes dans un système sur les
relations visuelles dans l'affichage
 Utilisé dans la conception écologique d’interfaces
(Rasmussen & Vicente, 1990)
 Ecological Interface Design, EID

11.  Relations
visuelles
 Egalité
 x = y = z ?
 Trait horizontal
 Addition
 x + y = z ?
Mise en relation sémantique

12.  Moyenne simple
 z = (x+y)/2 ?
 Multiplication
 Z = x*y ?
Mise en relation sémantique

13. DURESS et EID (exemple)
Vicente, K.J. (1991)

14. DURESS
et EID
Vicente, K.J. (1991)

15.  1 système = des contraintes
 N perturbations possibles
 Rythme chgt volume est déterminé
 Pouvoir détecter si la contrainte est violée

16. Entrées (MI1)"
Sorties (D1)"
V1"
100"
0"
 Volume d'un
réservoir peut
varier pour n
raisons....
 L'interface
écologique
(Physique et
Fonctionnelle) de
DURESS montre la
contrainte de
conservation de la
masse
DURESS
et EID

17.  Résultats des expériences conduites
(Vicente, 1995, 2002)
 Diagnostic plus rapide et plus précis des
défauts
 Moindre variabilité inter-individus lors du
contrôle du processus
 Meilleure connaissance au sujet des
propriétés fonctionnelles du système
 Reflètent un meilleur accès à la
sémantique du domaine ?
DURESS
et EID

18.  Utiliser un paradigme de mémoire
(rappel, reconnaissance)
 (Vicente, 1991/1992)
 avantage au rappel pour ‘l’expert’ au
contrôle de DURESS lorsque les
contraintes du domaine sont effectives
DURESS
et EID

19.  Volume d'un réservoir peut varier
pour n raisons....
0!
0,05!
0,1!
0,15!
0,2!
0,25!
Novice! Expert!
Normal!
Aléatoire!
Défaut!
 Erreur moyenne au rappel de mémoire pour trois types d'essais en
contrôle de processus thermo-hydraulique simulé en fonction de
l'expertise.
DURESS
et EID
Vicente K.J.
(1991/1992)

20. Réacteur embarqué (exemple)
 Interface
écologique
(Physique et
Fonctionnelle)
 Opérateurs
expérimentés
 Diagnostic de
scénarios puis
rappel

21.  Volume d'un réservoir peut varier
pour n raisons....
 Rappel correct moyen pour trois types d’essais en contrôle de
réacteur à eau pressurisée en fonction de l’interface pour des
opérateurs experts (Terrier, 1996)
0!
0,1!
0,2!
0,3!
0,4!
0,5!
0,6!
0,7!
0,8!
0,9!
Interface P! Interface P+F!
Normal!
Aléatoire!
Défaut!
Réacteur embarqué (exemple)

22. Surveillance chirurgicale (exemple)
WHY?
Effken, Loeb, Johnson, Johnson, Reyna, 2001

23. Surveillance chirurgicale (exemple)

24. Anti-collision (exemple)
Ho, Burns, 2003. Improving pilot trust in
automated collision detection and
avoidance

25. Anti-collision (exemple)

27. Anti-collision (exemples)
Visser, van Dam, Mulder, van
Paassen (2008). Towards an
ecological design of a 4-
dimensional separation assistance
system

28. Anti-collision (exemples)

29. En conclusion
 L’approche écologique des facteurs
humains (Flach, 1990)
 Aider à gérer événements non anticipés ?
 représenter les contraintes de
fonctionnement du système (invariants)
dans l’interface
 aide le sujet expérimenté à tirer
avantage de ses connaissances, à
traiter la sémantique du domaine

30. En conclusion
 L’approche écologique des facteurs
humains (Flach, 1990)
 Aider à gérer événements non anticipés ?
 représenter les contraintes de
fonctionnement du système (invariants)
dans l’interface
 aide le sujet expérimenté à tirer
avantage de ses connaissances, à
traiter la sémantique du domaine

31.  cadre des niveaux de traitement
explique l'avantage observé au rappel
(Craik & Lockhart, 1972 ; Craik, 2002)
 rappel pour étudier l'activité du point
de vue de la représentation mentale
utilisée (e.g. Sébillotte, 1981)
En conclusion

32. Pourquoi le cardiologue expert juge le risque de façon
catégorielle (risque, pas de risque) comparativement au
médecin moins expérimenté ?
Représentation ‘floue’ du risque

33. Items (sujet 2)
 Fuzzy Trace Theory (FTT) un modèle duel de
mémoire
 Des biais de raisonnement sur les risques aux
représentations
 Des représentations plus simples avec l‘expertise
 En conclusion

34. Théorie des Traces Floues
 Un modèle duel (Brainerd & Reyna, 2001)
 Analyse et Intuition augmentent avec le
développement des compétences
 Observation initiale
 Indépendance entre raisonnement et
capacité à garder les faits pertinents en
mémoire pour les traiter (Brainerd &
Kingma, 1984)
 prémisses : A > B ; B > C
 inférence : A > C

35.  Raisonneur extrait à l’encodage deux types
de représentation
 Représentation relative aux détails
(verbatim)
 Représentation relative au sens (gist)
 Et préfère le traitement Flou
 Rationalité = invariance
Théorie des Traces Floues

36. Des biais aux représentations
 Nouvelle lecture de résultats connus et
spécification de l’origine de l’erreur
(représentation, traitement)
 effets de Cadrage (Reyna & Brainerd,
1991 )

37. Type de biais Tâche Risque objectif Risque
subjectif
Représentation
« Gist »
Explication du
biais
Cadrage
(Reyna &
Brainerd, 1991)
Choix entre 2
options pour
combattre une
maladie qui
peut tuer 600
personnes
Cadre en
termes de gains
A : 200
personnes
sauvées
B : 1/3 chances
de sauver 600
personnes ; 2/3
chances de ne
sauver personne
Cadre en
termes de
pertes
C : 400
personnes
meurent
D : 1/3 chances
que personne ne
meure ; 2/3
chances que
600 personnes
meurent
Cadre en
termes de gains
L’option risquée
(B) fait peur
Cadre en
termes de
pertes
L’option risquée
(D) offre un
espoir
Cadre en termes
de gains
Sauver des
personnes est
préférable à ne
sauver personne,
alors choisir
l’option sûre
Cadre en termes
de pertes
Le fait que
personne ne
meure est
préférable à la
mort de quelques
personnes, alors
choisir l’option
risquée
Représentation
qualitative des
options ;
récupération de
principes tels
que « sauver
des personnes
est préférable
à n’en sauver
aucune »

38.  Nouvelle lecture de résultats connus et
spécification de l’origine de l’erreur
(représentation, traitement)
 biais dans l’intégration des risques (Reyna,
Lloyd & Brainerd, 2003)
Des biais aux représentations

39. Type de biais Tâche Risque objectif Risque
subjectif
Représentation
« Gist »
Explication du
biais
Biais dans
l’intégration
des risques
(Reyna, Lloyd,
& Brainerd,
2003)
Estimer la
probabilité
d’une maladie
coronarienne
MC ou d’un
risque
d’infarctus IM
afin de décider
de l’admission à
l’hôpital
Probabilité
d’être un patient
MC ou un
patient IM =
MC&IM
+MC&nonIM
+nonMC&IM
Médecins
estiment :
probabilité de
MC ou IM est
égale à
probabilité de
MC
Probabilité
d’avoir un patient
MC typique (ne
présente pas de
risque IM) +
probabilité d’avoir
un patient MI
typique (présente
aussi un
problème MC) =
probabilité d’avoir
un patient MC
(MC&nonIM+
MC et IM= MC)
Négligence de
la classe non
typique des
patients
présentant un
risque
d’infarctus et
sans problème
coronarien
(nonMC&IM)

42. Simplification de la représentation
avec l’expertise?
 Travaux (dans le cadre de la FTT) sur
l’acquisition d’expertise chez l’adulte
 Progression de processus orientés sur le
détail, computationnels, à un traitement
intuitif, flou
 Les gens traitent moins d’information, de
façon plus qualitative (Reyna, 2004;
Reyna et al. 2003)
 Observons la similarité avec des travaux
rapportés en ergonomie cognitive…

43.  Contrôleurs aériens étudiés par le groupe de
psychologie ergonomique de l’INRIA (Bisseret,
1979; Lafon-Milon, 1981a, 1981b)
 débutant plus précis que l’expert : il
calcule la séparation. Expert utilise des
processus perceptifs, d’où estimation moins
précise.
 débutant décide en considérant séparation
verticale et séparation horizontale. Expert
prend en compte la valeur de séparation
horizontale.
Simplification de la représentation
avec l’expertise?

47.  Pilotes de combat experts (Schvaneneldt,
1985)
 observait un réseau de concepts plus
simple chez l’expert
 Diagnostic radiologique (Maloney, 1998)
 idée explicite d’une représentation Gist,
plus simple et plus pertinente avec
l’expertise
 Diagnostic médical (Ochanine, 1978)
 médecin a une image de la glande
thyroïde dans les différentes maladies
Simplification de la représentation
avec l’expertise?

48. Exigences des tâches de recherche d’information dans
des pages Web
I. Etcheverry, P. Terrier, J.-C. Marquié (soumis). Assessing web
interaction with recollection: Age-related and task-related
differences. International Journal of Human-Computer Studies
Recollection : une mesure sensible

49. 49
Double processus de mémoire
 Plusieurs descriptions
 explicite vs implicite
 recollection vs familiarité
 verbatim vs gist
 Explicite vs implicite en contrôle de processus
 (Terrier & Cellier, 1997, 2004)
 operateurs expérimentés, réacteur à eau pressurisée
 variations dans exigences cognitives de la tâche (e.g. profondeur du
traitement) capturées en comparant différentes tâches de mémoire

50. 50
Double processus de mémoire
 2 processus de reconnaissance
 Yonelinas, 2002
 Recollection (remémoration consciente)
 Familiarité
 L’effet du traitement conceptuel
 important sur Recollection, faible sur Familiarité
 Traitement profond-superficiel, attention normale-divisée (e.g.
Gardiner, 1988; Rajaram, 1993)
 Implications pour le Web?
 (toute) manipulation qui favorise modèle mental, construction modèle de
situation, devrait influencer la recollection
 Long & Prat, 2002; Long et al., 2006

51.  Traitement profond, élaboré, conduit à de
meilleures performances de mémorisation
 (Craik, 2002)
 Score de reconnaissance diffère selon que la
recherche dans des pages Web est orientée
‘navigation’ ou orientée ‘contenu’
 (Oulasvirta, 2004)
Recollection et exigences de la
recherche d’informations sur le Web

52. Utiliser
l’information
Lire/
écouter/
regarder
Télécharger/
enregistrer
copier
imprimer
Localiser sur une
page
Un contenu
intéressant
Un concept
relié
Une
information
taggée
Un lien
spécifique
Une image
Aller vers une
page
Par un lien
hypertextuel
Par touche
retour/
suivant
Par marque
page
Par
l’l’historique
En founissant
une URL
Fournir une
information
Un lien
Une adresse
réponse à
une enquête
Etc.
Configurer le
navigateur
Ajouter un
marque
page
Sélectionner
l’aide
Changer la
taille du
cache
Gérer la
fenêtre
Etc.
Réagir à l’envt
Répondre à
un dialogue
Répondre à
une modif.
Recharger
Etc.
Tâches
Taxonomie des tâches effectuées sur le Web
(Byrne, John, Werhle, & Crow, 1999)

53.  24 adultes jeunes (18-25) et âgés (>60)
 contrôles : vocabulaire (Mil-Hill); code (WAIS-R);
familiarité avec le Web (questionnaire)
 phase d’étude
 Plusieurs tâches de recherche d’information avec 8 pages Web (.fr
domain) dans deux conditions de recherche
 orientée-Contenu : trouver la cible implique de traiter le contenu
de la page
 orientée-Navigation : trouver la cible consiste à trouver un lien
Recollection et exigences de la
recherche d’informations sur le Web

54. 54
Recherche d’information
 Contenu-orientation : Quelles
villes et aéroport sont desservis par
le Thalys?
 Navigation-orientation :
Quel lien sélectionner pour trouver
de l’information sur les villes et
régions?

55.  Phase test : recollection estimée avec deux
paradigmes
 Test Remember/Know (Tulving,1985)
 on attend un meilleur score de reconnaissance, des
estimations de recollection plus élevées (Remember
responses) après la recherche orientée contenu
 Tâche de reconnaissance à choix forcé (Lavoie & Faulkner, 2000)
 Pour comparer la récupération de représentations
détaillées (Verbatim-based) et sémantiques (Gist-based)
en fonction de l’âge
Recollection et exigences de la
recherche d’informations sur le Web

56. 56
Adultes jeunes Adultes âgés
Test Remember/Know
Effet des exigences de la recherche d’information plus marqué sur jugements
‘Remember’ que sur score global de reconnaissance (remember + know)

58. Proportion de cibles trouvées en phase de recherche d’information (plus
d’infos)

59.  96 items étudiés dans le test Remember/Know
(mélangés avec 48 items non-étudiés)
 Eléments cibles de la tâche de recherche (48)
 e.g. le lien qui a été sélectionné
 Eléments voisins liés à la tâche de recherche (48)
 e.g. le lien près du lien sélectionné
 Les différences apparaissent pour les voisins !
Recollection est sensible (plus d’infos)
Cibles et éléments voisins

60. 60
Recollection est sensible (plus d’infos)
Cibles et éléments voisins des cibles

61. (e.g., page étudiée est la page “QUEBEC”)
3 types de paires et scores
 Reconnaissance
Etudié – Non étudié
(e.g. Superficie du Québec – Porte-manteaux)
 Verbatim
Etudié – Non étudié lié à la page étudiée
(e.g. Forêt boréale – Paysages nordiques)
 Gist
Non étudié – Non étudié, lié à la page
(e.g. Table – Frontière Canadienne)
Test de reconnaissance à choix forcé
36 paires

62. 62
Adultes jeunes Adultes âgés
Etcheverry et al. (soumis)
Difficulté liée à l’âge dans la récupération de représentations détaillées
(Verbatim)

64.  Des exigences cognitives différentes entre la recherche
orientée ‘navigation’ et la recherche orientée
‘contenu’ (Oulasvirta, 2004)
 Mieux mises en évidences lorsqu’on estime les processus
duels de mémoire
 Et des différences liées à l’âge qui apparaissent alors
Recollection : une mesure sensible
En conclusion

65. le niveau de généralité auquel le système doit être
représenté dans l’interface (invariants)
le niveau de généralité auquel l’opérateur/utilisateur
représente l’information (représentation ‘gist’ ou
‘verbatim’) pour résoudre la tâche
la contribution possible de nouveaux paradigmes de
mémoire à l’évaluation de l’interaction personne x
machine
En résumé : utile de considérer

66. MERCI…
Patrice Terrier, CLLE-LTC, UMR 5263, Université de Toulouse
terrier@univ-tlse2.fr