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interaction homme-machine

Un écran d'ordinateur fournit une interface visuelle entre la machine et l'utilisateur. L'interaction homme-machine ( IHM ) est le processus par lequel les personnes interagisse...

Un écran d'ordinateur fournit une interface visuelle entre la machine et l'utilisateur.

L'interaction homme-machine ( IHM ) est le processus par lequel les personnes interagissent avec les systèmes informatiques . La recherche en IHM porte sur la conception et l'utilisation des technologies informatiques, et plus particulièrement sur les interfaces entre les personnes (utilisateurs) et les ordinateurs. Les chercheurs en IHM observent comment les personnes interagissent avec les ordinateurs et conçoivent des technologies permettant de nouvelles interactions. Parmi celles-ci figurent les systèmes de retour d'information visuel, auditif et tactile ( haptique ), qui servent de canaux d'interaction aussi bien dans les interfaces traditionnelles que dans les contextes informatiques mobiles. Un dispositif permettant l'interaction entre un humain et un ordinateur est appelé « interface homme-machine ».

En tant que domaine de recherche, l'interaction homme-machine se situe à l'intersection de l'informatique , des sciences comportementales , du design , des études médiatiques et de plusieurs autres domaines.

Le terme a été popularisé par Stuart Card , Allen Newell et Thomas P. Moran dans leur ouvrage de référence de 1983, * The Psychology of Human–Computer Interaction*. Sa première utilisation connue remonte à 1975, par Carlisle. Ce terme vise à souligner que, contrairement à d'autres outils aux usages spécifiques et limités, les ordinateurs offrent de nombreuses possibilités, impliquant souvent un dialogue ouvert entre l'utilisateur et la machine. Cette notion de dialogue rapproche l'interaction homme-machine de l'interaction interhumaine : une analogie essentielle aux considérations théoriques du domaine.

Les applications de bureau , les navigateurs web , les ordinateurs de poche et les bornes interactives utilisent les interfaces graphiques (GUI) actuelles, tandis que les interfaces en ligne de commande (CLI), autrefois le principal mode d'utilisation d'un ordinateur, sont aujourd'hui principalement employées par les administrateurs système et les programmeurs . Les interfaces vocales (VUI) sont utilisées pour la reconnaissance et la synthèse vocales , et les interfaces graphiques multimodales émergentes permettent aux humains d'interagir avec des agents virtuels d'une manière impossible avec d'autres paradigmes d'interface.

L’ Association for Computing Machinery (ACM) définit l’interaction homme-machine comme « une discipline qui s’intéresse à la conception, à l’évaluation et à la mise en œuvre de systèmes informatiques interactifs destinés à l’usage humain, ainsi qu’à l’étude des principaux phénomènes qui les entourent » . Un aspect essentiel de l’IHM est la satisfaction de l’utilisateur, également appelée satisfaction informatique de l’utilisateur final. L’ACM poursuit en indiquant :

L’interaction homme-machine (IHM) étudie la communication entre un humain et une machine et s’appuie donc sur des connaissances relatives à la fois à la machine et à l’humain. Du côté de la machine, les techniques d’ infographie , les systèmes d’exploitation , les langages de programmation et les environnements de développement sont pertinents. Du côté humain, la théorie de la communication , le design graphique et industriel , la linguistique , les sciences sociales , la psychologie cognitive , la psychologie sociale et les facteurs humains tels que la satisfaction des utilisateurs d’ordinateurs sont pertinents. Enfin, les méthodes d’ingénierie et de conception sont bien sûr essentielles. L’IHM garantit que les humains puissent interagir de manière sûre et efficace avec des technologies complexes dans des domaines comme l’aéronautique et la santé.

En raison de la nature multidisciplinaire de l'IHM, des personnes d'horizons différents contribuent à son succès .

Des interfaces homme-machine mal conçues peuvent engendrer de nombreux problèmes inattendus. L' accident de Three Mile Island , une catastrophe nucléaire, en est un exemple classique : les enquêtes ont conclu que la conception de l'interface homme-machine était au moins partiellement responsable du désastre. De même, certains accidents d'aviation sont dus à des choix de constructeurs d'utiliser des instruments de vol ou des configurations de commandes de vol non standard : bien que ces nouvelles conceptions aient été présentées comme supérieures en termes d'interaction homme-machine de base, les pilotes avaient déjà intégré la configuration « standard ». Ainsi, une idée pourtant prometteuse a eu des conséquences imprévues.

Interface homme-machine

Joysticks : Autre périphérique d’entrée bien établi pour le contrôle interactif, couramment utilisé dans les jeux et les simulations.
  • Capteurs et numériseurs de suivi de mouvement : une technologie de pointe qui a révolutionné des secteurs comme le cinéma, l’animation, l’art et le jeu vidéo. Ces capteurs, sous forme de vêtements ou de capteurs articulaires par exemple, permettent des interactions plus immersives entre l’ordinateur et la réalité.
  • Capteurs haptiques : particulièrement importants dans les applications liées à la robotique et à la réalité virtuelle, ils fournissent un retour d’information tactile. Ils jouent un rôle crucial dans l’amélioration de la sensibilité et de la perception des robots humanoïdes, ainsi que dans les applications chirurgicales.
  • Capteurs de pression : Également importants en robotique, en réalité virtuelle et dans les applications médicales, ils fournissent des informations basées sur la pression exercée sur une surface.
  • Capteurs de goût et d'odorat : Bien que moins répandus que d'autres domaines, les capteurs de goût et d'odorat font l'objet de recherches. Leur niveau de maturité varie : certains sont bien établis, tandis que d'autres représentent des technologies de pointe.
  • Objectifs pour les ordinateurs

    L’interaction homme-machine (IHM) concerne la manière dont les humains utilisent les artefacts, les systèmes et les infrastructures informatiques. La plupart des recherches dans ce domaine visent à améliorer l’IHM en optimisant l’ ergonomie des interfaces informatiques. La définition précise de l’ergonomie, son lien avec d’autres valeurs sociales et culturelles, et les situations où elle constitue, ou non, une propriété souhaitable des interfaces informatiques font l’objet de débats de plus en plus vifs.

    Une grande partie des recherches dans le domaine de l'interaction homme-machine s'intéresse à :

    • Méthodes de conception de nouvelles interfaces informatiques, permettant d'optimiser une conception pour une propriété souhaitée telle que la facilité d'apprentissage, la facilité de recherche, l'efficacité d'utilisation.
    • Méthodes de mise en œuvre d'interfaces, par exemple au moyen de bibliothèques logicielles .
    • Méthodes d'évaluation et de comparaison des interfaces en fonction de leur convivialité et d'autres propriétés souhaitables.
    • Méthodes d’étude de l’interaction homme-machine et de ses implications socioculturelles plus larges.
    • Méthodes permettant de déterminer si l'utilisateur est un humain ou un ordinateur.
    • Modèles et théories de l’utilisation homme-machine ainsi que cadres conceptuels pour la conception d’interfaces informatiques, tels que les modèles cognitivistes de l’utilisateur, la théorie de l’activité ou les descriptions ethnométhodologiques de l’utilisation homme-machine.
    • Des perspectives qui réfléchissent de manière critique aux valeurs qui sous-tendent la conception informatique, l’utilisation de l’ordinateur et la pratique de la recherche en IHM.

    Les objectifs des chercheurs en interaction homme-machine (IHM) peuvent varier. Dans une perspective cognitiviste, ils peuvent chercher à adapter les interfaces informatiques à la représentation mentale que les humains se font de leurs activités. Dans une perspective post-cognitiviste , ils peuvent chercher à adapter les interfaces informatiques aux pratiques sociales ou aux valeurs socioculturelles existantes.

    Les chercheurs en IHM s'intéressent au développement de méthodologies de conception, à l'expérimentation avec des dispositifs, au prototypage de logiciels et de systèmes matériels, à l'exploration des paradigmes d'interaction et au développement de modèles et de théories de l'interaction.

    Conception

    Principes

    L'utilisateur interagit directement avec le matériel d' entrée / sortie , comme les écrans , par exemple via une interface graphique . Il interagit avec l'ordinateur par le biais de cette interface logicielle, en utilisant le matériel d'entrée/sortie ( E/S ) disponible. Le logiciel et le matériel sont adaptés afin que le traitement des données saisies par l'utilisateur soit suffisamment rapide et que la latence de la sortie de l'ordinateur ne perturbe pas le flux de travail .

    Les principes de conception expérimentale suivants sont pris en compte lors de l'évaluation d'une interface utilisateur existante ou de la conception d'une nouvelle interface utilisateur :

    • L'accent est mis dès le départ sur les utilisateurs et les tâches : on détermine le nombre d'utilisateurs nécessaires et on identifie les utilisateurs appropriés (une personne n'ayant jamais utilisé l'interface et ne l'utilisera probablement jamais n'est pas un utilisateur valide). On définit ensuite les tâches que les utilisateurs effectueront et leur fréquence d'exécution.
    • Mesure empirique : l’interface est testée auprès d’utilisateurs réels qui l’utilisent quotidiennement. Les résultats peuvent varier selon le niveau de compétence de l’utilisateur et l’interaction homme-machine typique n’est pas toujours représentée. Des indicateurs d’utilisabilité quantitatifs sont déterminés, tels que le nombre d’utilisateurs effectuant la ou les tâches, le temps nécessaire à leur exécution et le nombre d’erreurs commises.
    • Conception itérative : Après avoir déterminé les utilisateurs, les tâches et les mesures empiriques à inclure, les étapes de conception itératives suivantes sont réalisées :
      1. Concevoir l'interface utilisateur
      2. Test
      3. Analyser les résultats
      4. Répéter

    Le processus de conception itératif est répété jusqu'à la création d'une interface utilisateur sensée et conviviale.

    Méthodologies

    Depuis l'émergence du domaine dans les années 1980, diverses stratégies définissant les méthodes de conception de l'interaction homme-machine ont vu le jour. La plupart des philosophies de conception s'appuient sur un modèle d'interface entre utilisateurs, concepteurs et systèmes techniques. Les premières approches considéraient les processus psychologiques des utilisateurs comme prévisibles et quantifiables, et incitaient les concepteurs à s'appuyer sur les sciences cognitives pour identifier les zones d'interaction (telles que la mémoire et l'attention) lors de la conception des interfaces utilisateur. Les modèles actuels, en général, privilégient un dialogue constant entre utilisateurs, concepteurs et développeurs, et préconisent d'intégrer les systèmes techniques aux expériences souhaitées par les utilisateurs, plutôt que d'adapter l'expérience utilisateur à un système préétabli.

    • Théorie de l'activité : utilisée en IHM pour caractériser et prendre en compte le contexte des interactions entre humains et ordinateurs. L'hypothèse de l'action fournit un cadre de raisonnement sur les activités dans ces circonstances spécifiques et éclaire la conception des interactions selon une perspective axée sur l'action.
    • La conception centrée sur l'utilisateur (CCU) est une théorie de conception novatrice et largement répandue, fondée sur le principe que les utilisateurs doivent être au cœur de la conception de tout système informatique. Utilisateurs, concepteurs et experts techniques collaborent pour définir les besoins et les contraintes des utilisateurs et créer un système répondant à ces exigences. Souvent, les conceptions centrées sur l'utilisateur s'appuient sur des études ethnographiques des situations dans lesquelles les utilisateurs interagiront avec le système. Cette approche s'apparente à la conception participative , qui met l'accent sur la possibilité pour les utilisateurs finaux de contribuer efficacement grâce à des séances de conception partagées et des ateliers.
    • Principes de conception d'interface utilisateur : ces normes peuvent être prises en compte lors de la conception d'une interface client : résistance, facilité d'utilisation, perméabilité, affordance, cohérence, structure et retour d'information.
    • Conception axée sur les valeurs (CAV) : une technique d’innovation qui prend en compte les personnes qui utilisent directement la conception, ainsi que celles qu’elle influence, directement ou indirectement. La CAV utilise un processus de conception itératif comprenant trois types d’analyses : théoriques, pratiques et techniques. Les analyses théoriques visent à comprendre et à formuler les différentes composantes de la conception, ainsi que ses atouts et les éventuelles contradictions rencontrées par ses utilisateurs. Les analyses pratiques sont des études subjectives ou quantitatives permettant d’explorer des éléments utilisés pour éclairer la compréhension des concepteurs quant aux valeurs, aux besoins et aux pratiques des utilisateurs. Les analyses techniques peuvent porter sur l’étude de l’utilisation des technologies connexes ou des architectures système.

    Recherches actuelles

    Les thèmes liés à l'interaction homme-machine comprennent les suivants :

    Réalité augmentée (RA)

    terme générique englobant la réalité augmentée (RA), la réalité virtuelle (RV) et la réalité mixte (RM), offrant un continuum entre les environnements réels et virtuels. La recherche porte sur l'adaptabilité par l'utilisateur, les paradigmes d'interaction et les implications éthiques des technologies immersives. Des études récentes soulignent comment la personnalisation pilotée par l'IA et les interfaces adaptatives améliorent l'ergonomie des applications XR.

    Interaction homme-IA

    L'ontologie , en tant que représentation formelle des connaissances spécifiques à un domaine, peut être utilisée pour résoudre ce problème en levant les ambiguïtés sémantiques entre les deux parties.

    Émotions et interaction homme-machine

    l'ECG) et le partage des connaissances organisationnelles (à l'aide du suivi oculaire et de la reconnaissance faciale). Dans ces domaines, il a été démontré que les canaux de détection des émotions permettent de détecter les émotions humaines et que les systèmes d'information peuvent intégrer les données obtenues pour améliorer les modèles de décision.

    Interfaces cerveau-ordinateur

    interface cerveau-ordinateur (ICO) est une voie de communication directe entre un cerveau augmenté ou connecté et un dispositif externe. L'ICO se distingue de la neuromodulation par sa capacité à permettre un flux d'informations bidirectionnel. Les ICO sont souvent utilisées pour la recherche, la cartographie, l'assistance, l'amélioration ou la réparation des fonctions cognitives ou sensori-motrices humaines.

    Interactions de sécurité

    Les interactions de sécurité étudient l'interaction entre les humains et les ordinateurs, notamment en matière de sécurité de l'information . Leur objectif est d'améliorer l' ergonomie des fonctionnalités de sécurité dans les applications destinées aux utilisateurs finaux .

    Contrairement à l'IHM, dont les origines remontent aux débuts de Xerox PARC dans les années 1970, la sécurité des IHM (IHMSec) est un domaine d'étude relativement récent. L'intérêt pour ce sujet suit celui de la sécurité Internet , qui n'est devenue une préoccupation majeure du public que très récemment.

    Lorsque les fonctionnalités de sécurité présentent une faible convivialité, voici les raisons courantes :

    • Ils ont été ajoutés comme une simple réflexion après coup.
    • Elles ont été intégrées à la hâte pour corriger des failles de sécurité récemment découvertes.
    • Ils traitent des cas d'utilisation très complexes sans l'aide d'un génie du logiciel.
    • Leurs concepteurs d'interface manquaient de compréhension des concepts de sécurité connexes.
    • Leurs concepteurs d'interface n'étaient pas des experts en ergonomie (ce qui signifiait souvent qu'ils étaient eux-mêmes les développeurs de l'application).

    Facteurs de changement

    Traditionnellement, l'utilisation de l'ordinateur était modélisée comme une dyade homme-machine où les deux étaient connectés par un canal de communication explicite et restreint, tel que des terminaux textuels. De nombreux travaux ont été menés pour rendre l'interaction entre un système informatique et un humain plus représentative de la nature multidimensionnelle de la communication, des interactions et de la pensée quotidiennes. En raison des problèmes potentiels, l'interaction homme-machine s'est déplacée au-delà de l'interface pour répondre aux observations formulées par Douglas Engelbart : « Si la facilité d'utilisation était le seul critère valable, les gens resteraient fidèles aux tricycles et n'essaieraient jamais les vélos. »

    L’interaction entre les humains et les ordinateurs continue d’évoluer rapidement. Cette interaction est influencée par les progrès de l’informatique, notamment :

    • La baisse des coûts du matériel informatique permet d'augmenter la mémoire et d'accélérer les systèmes.
    • Miniaturisation du matériel informatique permettant sa portabilité
    • Réduction des besoins en énergie permettant la portabilité
    • Les nouvelles technologies d'affichage permettent de conditionner les dispositifs informatiques sous de nouvelles formes.
    • Matériel spécialisé permettant de nouvelles fonctions
    • Développement accru des communications en réseau et de l'informatique distribuée
    • L'utilisation des ordinateurs se généralise de plus en plus, notamment par des personnes n'appartenant pas au secteur informatique.
    • L’innovation croissante dans les techniques de saisie (par exemple, la voix, les gestes , le stylo), combinée à la baisse des coûts, conduit à une informatisation rapide des personnes auparavant exclues de la révolution informatique .
    • Des préoccupations sociales plus larges menant à un meilleur accès aux ordinateurs pour les groupes actuellement défavorisés

    Conférences scientifiques

    L'une des principales conférences consacrées aux nouvelles recherches en interaction homme-machine est la conférence annuelle de l' Association for Computing Machinery (ACM) sur les facteurs humains dans les systèmes informatiques , généralement appelée CHI (prononcé « kaï » ou « khaï »). Organisée par le groupe d'intérêt spécial de l'ACM sur l'interaction homme-machine ( SIGCHI ), CHI est une conférence d'envergure, réunissant des milliers de participants et couvrant un large éventail de sujets. Elle rassemble des universitaires, des praticiens et des industriels.

    Il existe également des dizaines d'autres conférences plus petites, régionales ou spécialisées liées à l'IHM organisées chaque année dans le monde entier, notamment :

    l’accessibilité
  • CSCW : Conférence ACM sur le travail coopératif assisté par ordinateur
  • CUI : Conférence ACM sur les interfaces utilisateur conversationnelles
  • DIS : Conférence ACM sur la conception de systèmes interactifs
  • ECSCW : Conférence européenne sur le travail coopératif assisté par ordinateur
  • GROUPE : Conférence ACM sur le soutien au travail de groupe
  • HRI : Conférence internationale ACM/IEEE sur l’interaction homme-robot
  • HCII : Interaction homme-machine internationale
  • ICMI : Conférence internationale sur les interfaces multimodales
  • ITS : Conférence ACM sur les tables et surfaces interactives
  • MobileHCI : Conférence internationale sur l'interaction homme-machine avec les appareils et services mobiles
  • NIME : Conférence internationale sur les nouvelles interfaces pour l'expression musicale
  • OzCHI : Conférence australienne sur l'interaction homme-machine
  • TEI : Conférence internationale sur l'interaction tangible , embarquée et incarnée
  • Ubicomp : Conférence internationale sur l'informatique ubiquitaire
  • UIST : Symposium ACM sur les logiciels et technologies d’interface utilisateur
  • i-USEr : Conférence internationale sur la science et l’ingénierie de l’utilisateur
  • INTERACT : Conférence IFIP TC13 sur l'interaction homme-machine
  • IHCI : Conférence internationale sur l'interaction homme-machine intelligente