Fiabilité et modélisation cognitive de l'opérateur humain face à des signaux visuo-posturaux

Le travail presente dans ce memoire entre dans le cadre d'un contrat de recherche etabli entre la direction de la recherche et de la technologie (division ergonomie - ministere de la defense) et le laboratoire d'automatique et de mecanique industrielles et humaines. L'evolution des systemes vers une automatisation de plus en plus poussee conduit tres souvent a transformer l'activite humaine dans les moyens de transport par air, mer ou terre, en une activite de surveillance et de controle d'interface graphique assurant les interactions homme-machine. La monotonie de la tâche qui en resulte associee aux contraintes caracterisant les conditions de travail, ont des effets negatifs sur la vigilance et la performance des operateurs humains et plus generalement sur la securite des systemes. Aussi convient-il d'analyser les caracteristiques de la situation de travail et de l'operateur pour repondre a un besoin double d'analyse fiabiliste et de modelisation du comportement humain en regime perturbe ou face a une situation accidentelle. Les travaux resumes dans ce memoire visent a poursuivre l'exploration des perturbations temporaires affectant le fonctionnement des operateurs, perturbations liees ici aux contraintes temporelle, visuelle et posturale de la situation de travail. Ils englobent a la fois des travaux sur les stimulations vestibulaires d'origine vibratoire et des etudes sur la presentation d'informations visuelles sur ecran graphique, et sont abordes dans une perspective pluridisciplinaire, conciliant aspects humains et automatiques. La situation analysee est celle d'un operateur humain effectuant une tache de categorisation de signaux visuels, de duree limitee et de nature simple et repetitive ; sa complexite reside dans la part de reflexion necessaire a la discrimination de ces messages en fonction de criteres definis a l'avance. Au point de vue methodologie, les donnees sont traitees dans le cadre de la theorie de la detection du signal dont la principale originalite est d'isoler dans l'acte perceptif, le processus decisionnel du processus sensoriel. Dans ce cadre theorique, trois experimentations ont ete realisees. La mise en place d'un dispositif d'evaluation des performances perceptives et cognitives de l'operateur humain effectuant une prise de decision, a fait l'objet de la premiere experimentation. Au cours de la deuxieme experimentation, la charge de travail et la capacite perceptive et cognitive de l'operateur humain sont analysees dans l'environnement vibratoire d'un voilier dans diverses conditions de navigation rencontrees au cours de l'expedition de celui-ci dans l'antarctique. Les taches visuo-cognitivo-motrices de l'operateur humain pendant ces deux series d'experiences ont ete realisees avec un temps impose fixe qui est module dans la troisieme experimentation. Dans celle-ci et derniere experimentation, le role et les effets des modifications de la pression temporelle, des faibles variations d'amplitude des stimuli graphiques et des stimulations vestibulaires d'origine vibratoire, sont examines sur les performances de l'operateur humain effectuant une tache de detection de variation de figures graphiques. L'analyse des donnees recueillies tout au long de la phase experimentale, fait appel dans une premiere approche a une methodologie d'evaluation basee sur un modele statistique, dont la structure est l'analyse Bayesienne des comparaisons. Ce choix est directement suggere par la mesure de l'activite de l'homme. L'autre approche est plus globale car elle permet de tenir compte du caractere multivariable du comportement humain. La technique d'analyse de donnees est alors multidimensionnelle : analyse en composantes principales. Finalement, une tentative de modelisation des phenomenes observes dans l'environnement visuo-postural etudie et une identification des lois experimentales obtenues permettent d'interpreter les resultats et de les presenter sous la forme de modeles. La mise en œuvre de ces modeles fait l'objet de la derniere partie de ce memoire. L'originalite reside alors dans l'analyse des raisonnements, representations mentales et mecanismes automatiques lies aux diverses prises de decisions affectees par un jeu de contraintes (delai, difficulte d'observation, stimulations vestibulaires) s'exercant sur l'operateur humain.