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Les cockpits du futur au cœur de la recherche à l’ISAE-SUPAERO
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• Des chercheuses et chercheurs de l’ISAE-SUPAERO s’intéressent depuis de nombreuses années aux systèmes aériens cognitifs, les assistants virtuels au pilotage des cockpits du futur.
• C’est le thème de la conférence internationale ICCAS, qui se tiendra les 16 et 17 mai sur le campus de l’ISAE-SUPAERO.
Dans les nouvelles générations d’avions civils et militaires, les opérations sont de plus en plus complexes. Le nombre de tâches déléguées à la machine est tel que les pilotes endossent un véritable rôle de superviseur, entraînant pour eux de nouvelles responsabilités.
Et si la machine pouvait également assister les pilotes dans leurs opérations, dans une perspective de coopération humain-machine ? Une machine qui aurait la capacité de détecter la fatigue, la baisse de vigilance, le stress ou même une confiance excessive dans les automatismes, et de s’adapter à la situation…
Ce n’est pas de la science-fiction.
Au sein de l’ISAE-SUPAERO, la recherche sur les méthodes pour estimer l’état des opérateurs (pilotes, contrôleurs aériens) dans le but d’adapter les systèmes et les interfaces en fonction de leur état mental, mobilise des chercheuses et chercheurs du département Conception et conduite de véhicules aéronautiques et spatiaux (DCAS).
Caroline Chanel et Mickaël Causse mènent des recherches au cœur de ces thématiques. Ces deux enseignants-chercheurs sont également à l’origine de la conférence internationale ICCAS, qui rassemblera les 16 et 17 mai sur le campus de l’ISAE-SUPAERO des scientifiques de renommée mondiale.
Capter les intentions des pilotes
Caroline Chanel, chercheuse en conduite des systèmes autonomes, intelligence artificielle et interaction humain-système, s’intéresse notamment à des méthodes de prise de décision visant à capter les états ou les intentions des pilotes pour leur proposer une réponse adaptée.
Le projet PHYBIC mesure l’activité cérébrale du pilote au travers de signaux captés par des électrodes, puis la traduit grâce à des algorithmes, dans le but de comprendre sur quel instrument le pilote porte son attention. L’objectif ? Décrypter ses intentions ou un état cognitif dégradé, afin de permettre à la machine de déclencher des actions pour le soulager ou l’accompagner sur certaines tâches.
Le projet MINERVA étudie comment les pilotes interagissent avec la machine en situation d’urgence. Ce projet de recherche a nécessité le développement d’une architecture logicielle permettant à la machine de comprendre les intentions du pilote, par reconnaissance vocale et oculométrie, pour capter ses préférences et répondre à la question : dans une situation donnée, quel type d’assistance la machine doit-elle proposer ? L’objectif, à terme, est de développer un assistant cognitif dans une perspective de collaboration humain-machine.
Prévenir un état incapacitant
Les travaux récents de Mickaël Causse, chercheur en neurosciences, portent pour leur part sur l’étude de l’effet de sursaut (startle reflex) des pilotes dans le but de prévenir un état incapacitant.
Le projet Eye-Interaction consiste à provoquer une réaction de surprise et de sursaut chez un panel de pilotes (qualifiés ou en formation) au cours de scénarios de vol sur simulateur Airbus A320. Le but étant d’identifier les paramètres, notamment physiologiques et de personnalité, chez les participants qui ne sursautaient pas ou, du moins, qui en subissaient peu de conséquences pour le contrôle du vol, et d’envisager les types de dispositifs adéquats pour dissiper l’effet de stress chez les pilotes.
Le projet européen HAIKU (Human AI teaming Knowledge and Understanding for aviation safety), mené par l’équipe ACHIL de l’ENAC avec le soutien de l’ISAE-SUPAERO, vise à la création d’un assistant, nommé FOCUS (Flight Operational Companion for Unexpected Situations) pour aider à réguler la réaction de surprise et de sursaut. Cet outil adaptatif collecte des données en provenance du pilote et de l’avion pour identifier le sursaut. Lorsqu’il est détecté, l’IA initie une procédure collaborative afin d’aider le pilote à retrouver un état de calme et une bonne conscience de la situation de façon à l’assister dans sa prise de décision.
Ces quatre projets seront présentés à la conférence ICCAS.
Les visages de la recherche à l’ISAE-SUPAERO
J’ai toujours été fascinée par les systèmes autonomes et suis ravie d’enseigner et de travailler sur ce sujet. Je m’intéresse aux méthodes de prise de décision embarquées pour améliorer l’efficacité, la sécurité d’opération et l’adaptabilité des systèmes autonomes. Ma recherche, soutenue par l’Agence de l’Innovation de Défense (AID), l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) et la chaire de mécénat avec Dassault Aviation (dont je suis la responsable depuis 2022), contribue à différents domaines scientifiques, allant de l’intelligence artificielle jusqu’à l’interaction humain-machine et aux neurosciences. L’année passée a été riche en publications, en lancements de projets internationaux et a été marquée par l’obtention de mon Habilitation à Diriger des Recherches (HDR). Je suis aussi devenue la responsable du domaine Systèmes Autonomes proposé en 3e année du cursus ingénieur.
Neuropsychologue de formation, j’ai découvert le domaine fascinant de la neuroergonomie, une discipline qui nous vient tout droit des États-Unis. Appliquer des connaissances sur le fonctionnement cérébral pour améliorer les interactions avec la technologie me fascine. Je m’intéresse notamment aux effets du stress, de la charge mentale et du vieillissement sur la performance humaine. Mes recherches ont été soutenues par l’Agence de l’Innovation de Défense (AID), l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), l’Europe (projet SESAR) ou encore une chaire de mécénat avec Dassault Aviation, dont j’ai été responsable pendant 5 ans. L’année 2024 est riche en projets, avec notamment une étude passionnante en collaboration avec les autorités aériennes suisses concernant l’impact du vieillissement sur la performance cognitive, pour accompagner l’augmentation de l’âge de départ à la retraite des contrôleurs aériens. Nous utilisons dans ce cadre un test développé à l’ISAE-SUPAERO : la « Toulouse N-back Task ». J’ai également le plaisir de coorganiser ICCAS 2024 avec Caroline Chanel, conférence que j’ai contribué à créer en 2019 avec Dassault Aviation.
