IND6406 Introduction 2017

IND6406 Ergonomie cognitive
Introduction
Jean-Marc Robert
École Polytechnique de Montréal
Le10 janvier 2017
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Origine du mot « ergonomie »
• 1837: le mot ergonomie a été créé par le Polonais
Jastrebowski
• 1949: le mot a été redécouvert par le psychologue
anglais Murell
2
Définition simplifiée:
L’ergonomie est la science de
l’adaptation du travail à l’humain
Travail: outils, dispositifs, interfaces, machines, systèmes,
postes et environnement de travail
Critères d’adaptation du travail : sécurité, efficacité, confort,
bien-être, utilisabilité, plaisir, satisfaction
3
Définition de l’ergonomie
(International Ergonomics Association, 2000)
• L’ergonomie (ou Human Factors) est la discipline scientifique qui vise la
compréhension fondamentale des interactions entre les humains et les
autres composantes d’un système, et la profession qui applique principes
théoriques, données et méthodes en vue d’optimiser le bien-être des
personnes et la performance globale des systèmes.
“Ergonomics (or human factors) is the scientific discipline concerned with the
understanding of interactions among humans and other elements of a system, and
the profession that applies theory, principles, data and methods to design in order to
optimize human well-being and overall system performance”
Practitioners of ergonomics, ergonomists, contribute to the planning, design and
evaluation of tasks, jobs, products, organizations, environments and systems in
order to make them compatible with the needs, abilities and limitations of
people.
4
Ergonomie cognitive
L'ergonomie cognitive est l'ensemble des
connaissances scientifiques relatives aux
aspects perceptifs, cognitifs et psychologiques
de l'Homme et nécessaires pour concevoir des
outils, des machines et des dispositifs qui
puissent être utilisés avec le maximum de
confort, de sécurité et d'efficacité.
Adaptation de la définition de A. Wisner (1972)
5
Ergonomie cognitive
Étymologie latine :
• Cognitio, fém.
– Action d’apprendre à connaître, de faire la
connaissance de;
– Action d’apprendre à connaître par l’intelligence,
l’étude
• Cognosco, cognoscere, cognitium
– Apprendre à connaître, chercher à savoir, prendre
connaissance de, étudier, apprendre
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Cognition et processus cognitifs
• Cognition signifie « connaissance »
• Cognitif signifie « capable de connaître »
• Les processus du cerveau qui interviennent entre la
sensation et le mouvement sont appelés les processus
cognitifs et forment la cognition; ils sont impliqués dans
toute performance humaine.
• La cognition réfère à tous les processus par lesquels
l’information est traitée (c.-à-d. transformée, filtrée,
réduite, élaborée, stockée, recouvrée et utilisée).
• Les processus cognitifs peuvent opérer en l’absence de
stimulation externe, car ils peuvent être stimulés de
l’intérieur, comme parfois dans le raisonnement, la prise de
décision et la résolution de problème.
7
Ergonomie cognitive
• Une branche de l’ergonomie
• A environ 30 ans
• Une science appliquée:
– Applique des connaissances, méthodes, techniques et outils
issus des sciences cognitives pour résoudre des problèmes
liés à l’utilisation des artéfacts.
• Étudie la cognition humaine
– Les connaissances humaines, la perception, le traitement de
l’information, la prise de décision
• Très liée à la conception et l’utilisation de systèmes
interactifs tels que les systèmes informatiques, le Web,
les téléphones intelligents, le multimédia, etc.
8
Ergonomie cognitive (EC)
• 1982 : Thomas Green, Gerrit van der Veer et
quelques autres collègues organisent la première
conférence européenne en EC à Amsterdam:
« Mind and Computers ».
• 1985 : le terme EC apparaît lors de la première
conférence ECCE (European Conference on
Cognitive Ergonomics) à Stuttgart.
9
Essor actuel de l’ergonomie cognitive
• Importance numérique des emplois ou activités à prédominance
intellectuelle
• Complexité, criticalité des tâches intellectuelles
• Poussée de l’informatique
– Internet, systèmes à base de connaissances, système d’aide à la prise de
décision, jeux vidéo, etc.
• Importance de la sécurité et du coût des erreurs humaines
• Grande diversité des utilisateurs des systèmes interactifs
• Recherche de bonne performance dans les systèmes humainmachine.
• Globalisation de l’économie: nécessité de plus grande productivité,
compétitivité, création et innovation
• Importance fondamentale des émotions dans la cognition humaine
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Exemple d’activités à prédominance intellectuelle
Portrait par minute des activités mondiales reliées
au Web (site Mashable consulté le 4 mars 2013)
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204 166 667 courriers électroniques sont envoyés.
Google reçoit plus de 2 000 000 requêtes de recherche.
Les consommateurs dépensent 272 070 $ en magasinage en ligne.
Les utilisateurs Twitter envoient plus de 100 000 microbillets.
Apple reçoit plus de 47 000 téléchargements d’applications.
Les marques reçoivent 34 722 « J’aime » sur Facebook.
Les utilisateurs Instagram partagent 3 600 nouvelles photos.
571 sites Web sont créés.
L’Internet mobile reçoit 217 nouveaux utilisateurs.
11
Les sciences cognitives
•
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•
•
•
•
psychologie
Ergonomie cognitive
physiologie
informatique (informatique cognitive, génie logiciel)
philosophie
linguistique
Anthropologie
}
12
Aspects perceptifs, cognitifs, psychologiques,
sociaux et émotifs
• Perceptifs
– Attention, vigilance, détection, perception
• Cognitifs
–
–
–
–
–
Représentation mentale
Mémoire
Raisonnement
Prise de décision
Résolution de problème
-
Conscience (de la situation)
Création
Apprentissage
Langage
• Psychologiques
– Opinions, attitudes, motivation, satisfaction,
• Sociaux
– Communications
• Émotions
– Joie, plaisir, crainte, angoisse, dégoût, …
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Critères de mesure en ergonomie cognitive
• Performance
–
–
–
–
–
Vitesse d’apprentissage
Taux de rétention (mémoire)
Vitesse d’exécution (ou de réponse)
Taux d’erreur : nombre et types
Niveau de compréhension
• Degré d’autonomie
– « je suis capable tout seul »
• Satisfaction
• Émotions
• Plaisir
}
Expérience utilisateur
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Création des premières sociétés savantes en
ergonomie dans le monde
• 1949 IEA : International Ergonomics Association
• 1957 HFES : Human Factors Society (É-U)
En 1993, est devenue la Human Factors and
Ergonomics Society
• 1963 SELF: Société d’Ergonomie de Langue Française
• 1968 HFAC : Human Factors Association of Canada
1987 Section Québec de l’ACE. Devient HFAC/ACE
Au tournant des années 2000: ACE (Association of
Canadian Ergonomists / Association canadienne
d’ergonomie)
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Quelques revues d’ergonomie
• Ergonomics (Royaume-Uni)
• Human Factors (États-Unis)
• Le travail humain (France)
•
•
•
•
•
•
•
IEEE Journal of System, Man and Cybernetics
International Journal of Man-Machine Studies
International Journal of Human-Computer Interaction
International Journal of Collaborative Work
JIPS (Journal d’Interaction Personne Système)
RIHM (Revue d’interaction Homme Machine)
…
16
3 modalités d’intervention de l’ergonomie
• Ergonomie corrective
– Porte sur la correction de postes, outils, organisation et situations de travail qui
créent des problèmes de santé et sécurité, une mauvaise performance, de
l’insatisfaction
• Ergonomie de conception
– Porte sur la conception de différents artéfacts utilisés par des humains (ex.,
interfaces, site Web, logiciel, tableau de bord, salle de commande, etc.).
• Ergonomie prospective
– Nouvelle branche de l’ergonomie créée par J.-M. Robert et E. Brangier
– Très liée à la créativité et l’innovation
• Axée sur la création des futurs produits, services et systèmes
– A fait l’objet d’un symposium à IEA 2012 à Recife au Brésil
– A fait l’objet de 2 no spéciaux dans Le travail humain en 2014
17
18
L’ingénierie cognitive
19
Définition de l ’ingénierie cognitive (1/3)
L’ingénierie cognitive est un domaine
multidisciplinaire de recherche qui porte sur
l’analyse, la conception et l’évaluation de systèmes
socio-techniques complexes.
Kim Vicente (1999, p. 5)
Kim Vicente
Dept. of Industrial Engineering
U. of Toronto
20
Définition de l ’ingénierie cognitive
Discipline en pleine émergence dont la mission
générale est d’améliorer la performance globale des
systèmes humains-machines que l'on retrouve par
exemple, dans les salles de commande (ex., des
centrales de production électrique, des raffineries, des
bateaux, des trains, du métro, des raffineries de pétrole,
etc.) et dans les cabines de pilotage (avions,
hélicoptères).
21
Définition de l ’ingénierie cognitive
(Donald Norman 1986)
« It is a type of cognitive science, trying to apply
what is known from science to the design and
construction of machines … So the goal of
Cognitive Engineering is to come to understand the
issues (about complex devices), to show how to
make better choices when they exist, and to show
what the tradeoffs are when, as is the usual case, an
improvement in one domain leads to deficits in
another ».
22
Définition de l ’ingénierie cognitive
“The first component is cognitive, because thinking, problem
solving, and decision making have come to play a greater role in
our daily lifes than physical strength and dexterity. The second
component is engineering, because we are devoted to developing
concepts, methods, and tools for analyzing and designing useful
and acceptable systems (the third component) to help humans as
they carry out their daily endeavors. As such, we seek an optimal
combination of a solid conceptual basis with a practical and
realistic sense for “what it is really like out there”. In fact, CE is
concerned with human-work problems, including areas such as
risk, safety, security, effectiveness, efficiency, and well-being”.
Rasmussen, Pejtersen & Goodstein (1994)
23
Historique de l’ingénierie cognitive
• Est apparue au début des années 80
• Donald Norman est le premier à avoir a utilisé le
terme « cognitive engineering »
• Erik Hollnagel et David Woods (1983) ont été les
tout premiers auteurs à utiliser le terme « cognitive
system engineering »
• Auteurs : G.A. Boy; J.-Y. Fiset; A. Gascon; E.
Hollnagel; D.A. Norman; J. Rasmussen; J.-M.
Robert; E.M. Roth; D. Wood
24
Les fonctions cognitives
• L’IC intervient au niveau des fonctions cognitives
et introduit le concept de système cognitif
Intrant
Fonction de
transfert
Extrant
Perturbations
Figure 1: Principales composantes d’un système
25
Rôle et place de l’ingénierie cognitive
(IC)
• complète l ’ergonomie cognitive (ou Human
Factors) de même que la discipline des IHO pcq il
y a clairement un volet ingénierie
• est marquée par le développement rapide de la
technologie informatique et la réduction des coûts
qui a permis l ’utilisation de celle-ci dans toutes
les sphères d ’activité
• répond au besoin de concevoir des systèmes
complexes où il y a prédominance de travail
cognitif
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Caractéristiques de l ’IC (1/2)
Boy (2003); Wood & Roth (1988)
• est multidisciplinaire
• concerne l’analyse, la conception, le développement,
l’évaluation, la mise au point et l’optimisation de
systèmes humains-machine
• Vise la réalisation de systèmes humains-machines plus
sûrs et plus performants
– Étudie la fiabilité humaine en situation de de travail
– Étudie l’influence des nouvelles technologies de
l’information sur la nature du travail
– Étudie les interactions des agents humains et agents
techniques
– Recherche la performance et la sûreté du système humain27
machine
Caractéristiques de l ’IC (2/2)
Boy (2003); Wood & Roth (1988)
• porte sur le comportement humain dans des
domaines d’application différents et dans lesquels
il existe des tâches complexes
– Ex.: transport, médicine, défense, production d’énergie,
contrôle de processus, etc.
• est écologique (c.-à-d. étudie ce qui se passe sur le
terrain)
• doit s’intéresser au contenu ou à la sémantique du
domaine
• est orientée vers la résolution de problème
28
Différences entre ergonomie cognitive et
ingénierie cognitive
Ergonomie cognitive
• couvre essentiellement les
aspects humains
• soutient la conception
• intervient surtout dans
l’analyse et l’évaluation
• fait partie de l’ingénierie
cognitive
• Mission: l’adaptation ou
l’amélioration du travail à
l’humain
Ingénierie cognitive
• couvre les aspects techniques,
humains et financiers
• fait de la conception
• vise toutes les phases de la vie
du SHM
• englobe l’ergonomie cognitive
• Mission: conception du travail
des humains et des machines
29
Behaviorisme
(née au début du XXème siècle)
• Conception selon laquelle la psychologie se réduit à la
science du comportement, et repose sur l’observation du
comportement, à l’exclusion des données de l’introspection
• On fait l’étude scientifique et expérimentale du
comportement humain sans recours à l’introspection, ni aux
explications d’ordre physiologique, ni à la psychologie
profonde.
• Auteurs: I. Pavlov, J.B. Watson, B.F. Skinner
Objets d ’étude:
Stimulus A
Stimulus B
Stimulus C
Comportement A
Comportement B
Comportement C
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Ivan Petrovitch Pavlov (1849-1936)
(considéré comme le père du behaviorisme)
• Médecin, physiologiste
• 1er Russe à recevoir un prix Nobel de physiologie ou
médecine en 1904
• Considéré comme l'un des fondateurs de la psychologie
soviétique moderne
• A fait des expériences sur des chiens qu’il entraînait à saliver au son d’une
cloche ou à la vue d’une lumière
• Il découvrit les lois fondamentales de l'acquisition et la perte des « réflexes
conditionnels » - c.-à-d. les réponses réflexes, comme la salivation, qui ne se
produisaient que de façon conditionnelle dans des conditions expérimentales
spécifiques chez l'animal
• Pour lui, un organisme répond par un comportement bien établi à un nouveau
stimulus..
31
Burrhus Frederic Skinner (1904-1990)
Son livre: Le comportement des organismes (1938)
Objet d’étude: le renforcement comportemental
• Behavioriste
• A rejeté toutes les bases physiologiques, psychologiques et
neurologiques du comportement
• Ne s’intéresse qu’aux relations existant entre les actions d’un
individu et ses conséquences
• Idée de base: la majorité de nos comportements sont forgés et
renforcés selon des lois rigoureuses
• Ses travaux ont été menés essentiellement sur des rats et des
pigeons
32
Burrhus Frederic Skinner (1904-1990)
• A inventé la boîte de Skinner
« un enclos dans lequel l’animal
peut tourner des clés, allumer des
lumières, actionner des mécanismes
délivrant de la nourriture ou … des
chocs électriques »
• A démontré que l’on peut amener
un animal à adopter un
comportement particulier, choisi par du renforcement positif (récompense) ou de
renforcement négatif (punition)
– Par ex., les pigeons apprennent à utiliser les clés d’un système complexe pour
obtenir de la nourriture
– N.B.: l’animal acquiert un nouveau comportement suite à une série de
punitions et de récompenses
33
Cognitivisme
(né dans les années 1950-1960)
• Théorie en psychologie qui fait l’étude scientifique
et expérimentale des processus de traitement
d’information et du comportement en ayant
recours aux méthodes scientifiques, mais pas aux
explications d’ordre physiologique
• Auteurs: Allen Newell & Herbert Simon (1972)
Stimulus A
Stimulus B
Stimulus C
Comportement A
Comportement B
Comportement C
Processus de traitement
d’information
34
H.A. Simon et A. Newell
Allen Newell (1927-1992)
Herbert Simon (1916-2001)
Professeur à l’U Carnegie-Mellon à
Prix Nobel d’économie en 1978 pour
son travail de pionnier en recherche sur
la prise de décision dans les
organizations économiques
1947: Administrative Behavior, New
York, NY: Macmillan
Newell, A., Simon, H.A. (1972) Human
problem solving. Englewood Cliff New
Jersey: Prentice Hall.
Pittsburg
Bac en physique, U. Stanford, 1949
1 an en mathématiques à l’U de Princeton
Ph.D en administration industrielle du
Carnegie Institute of Technology en 1957
42 ans de carrière sur l’Intelligence
artificielle et les sciences cognitives
Son dernier livre: Unified Theories of
35
Cognition (1989)
Jean Piaget (1896-1980)
• Auteur suisse très prolifique
– « La naissance de l’intelligence » (1936)
– « De la logique de l’enfant à la logique de l’adolescent » (1955)
• A reçu 30 doctorats « Honoris Causa »
• S’est consacré à l’étude du développement
de
l’intelligence chez les enfants
• A fait des expériences sur ses propres enfants
• A développé une théorie structurale du
développement par stades
• A comparé des enfants de différents âges dans des opérations
cognitives complexes comme la catégorisation, la
conservation de la matière, etc.
• Exemple de situation ou de problème:
– Permanence de l’objet que l’enfant ne voit pas
– On présente à l’enfant 2 images de chiens et 5 images de lapins, et on
lui demande s’il y a plus de lapins que d’animaux
36
Les différents stades de l'évolution de
l’intelligence humaine selon Jean Piaget
Le développement psychologique de l'enfant est divisé en plusieurs stades
qui sont divisés en sous-stades.
Chaque individu est obligé de passer par ces 4 stades, et chacun
conditionne le suivant:
•
•
•
•
L’intelligence sensori-motrice (de la naissance à 2 ans)
L'intelligence pré-opératoire ( 2 - 6 ans)
Les opérations concrètes ou l'intelligence opératoire (6 - 10 ans)
Les opérations formelles (10 -16 ans)
37
Neuropsychologie
(née dans les années 1980)
• Domaine de la psychologie qui consiste à faire l’étude
scientifique et expérimentale des processus de traitement
d’information et du comportement humain en ayant
recours aux méthodes scientifiques et aux explications
d’ordre physiologique.
• À la base des interfaces cognitives (brain-computer
interfaces)
38
Exemple de travaux en
neuropsychologie
• Maurice Ptito, neuropsychologue à
l’École d’optométrie de l’UdM
• Expérimente un dispositif lingual permettant aux aveugles
de « voir » avec leur langue et de s’orienter dans un
environnement contrôlé
– Ex.: distinguer la lettre T dans différentes positions à l’aide de la
Tongue display Unit (TDU) mise au point à l’origine par le
professeur Paul Bach-y-Rita de la Wisconsin University
• Le cortex cérébral dévolu à la vision se réactive sous
l’effet de ce dispositif chez des aveugles de naissance.
L’activité électrique par tomodensitomètre est très claire.
39
Neuroergonomie
Raja Parasuraman (2003).
Neuroergonomics: Research and practice.
Theoretical Issues in Ergonomics Science, 4:1-2,
5-20
To link to this article:
http://dx.doi.org/10.1080/14639220210199753
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Références
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•
•
•
•
Bailey, R.W. (1996). Human perfomance engineering. 3ème édition. Prentice Hall,
Upper Saddle River, N.J.
Boy, G.A. (Ed.). Ingénierie cognitive : IHM et Cognition. Hermès, France.
Hollnagel, E., Mancini, G., Woods, D.D. (Eds.) (1988). Cognitive engineering in
complex dynamic worlds. Academic Press, London.
Lamberts, K., Goldstone, R.L. (Eds) (2005). The handbook of cognition. Sage
Publications. London.
Newell, A., Simon, H. A. (1972). Human problem solving. Englewood Cliff New
Jersey: Prentice Hall.
Newell, A. (1989). Unified theories of cognition. Hillsdale, NJ: LEA.
Rasmussen, J. (1986). Information processing and man-machine interaction. An
approach to cognitive engineering. North-Holland, New York.
Rasmussen, J., Pejtersen, A.M., Goodstein, L.P. (1994). Cognitive Systems
Engineering. Wiley, New York.
Wickens, C. D. & Hollands, J. G. (2000). Engineering Psychology and Human
Performance (3rd ed.). Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.
41