Archive for the ‘Echos de la recherche’ Category

Brève: Pourquoi et comment le monde devient numérique (conférences en ligne)

Posted on mars 28th, 2008 in Echos de la recherche, Non classé | No Comments »

Info brève: l’intégralité des cours et séminaires de Gérard Berry au Collège de France, Pourquoi et comment le monde devient numérique, peut être consulté en ligne sur le site du Collège de France (http://www.college-de-france.fr/default/EN/all/inn_tec/)
Gérard Berry est titulaire pour 2008 de la chaire d’innovation technologique au Collège de France.

liste des cours et séminaires
Leçon inaugurale (Pourquoi et comment le monde devient numérique)
1 Les algorithmes, cœur de l’informatique
Séminaire:
Algorithmes probabilistes sur de grandes masses de données, par Philippe Flajolet (INRIA)
2
Des circuits aux systèmes sur puces
Séminaire:
La course à l’infiniment petit et ses challenges technologiques, par Laurent Thenie (Cadence Design Systems)
3
Les langages de programmation, vecteurs de la pensée informatique.
Séminaire:
Du langage à l’action : compilation et typage, par Xavier Leroy (INRIA).
4
Les systèmes embarqués et l’informatisation des objets.
Séminaire:
La certification, ou comment faire confiance au logiciel pour l’avionique critique, par Gérard Ladier (Airbus).
5
A la chasse aux bugs : la vérification des programmes et circuits.
Séminaire:
La vérification des programmes par interprétation abstraite, par Patrick Cousot (Ecole Normale Supérieure)
Preuve et calcul, des rapports intimes, par Gilles Dowek (Ecole Polytechnique).
6 Les réseaux, un espace d’innovation exceptionnel.
Séminaire:
Les moteurs de recherches, technologie et enjeux, par François Bourdoncle (Exalead)
Systèmes pair-à-pair et diffusion épidémique d’information, par Laurent Massoulié (Thomson)
7 Images et vidéos, de la théorie aux applications.
Séminaire:
De l’imagerie médicale au patient virtuel, par Nicholas Ayache (INRIA).
Pourquoi le digital révolutionne la photographie, par Frédéric Guichard (DxO)
Enjeux et innovations du traitement d’image pour la télévision haute définition, par Stéphane Mallat (Let It Wave).
8
Les grands challenges du numérique.
Séminaire:
La cryptologie, science des messages secrets et des transactions sécurisées, par Jacques Stern (Ecole normale supérieure et INGENICO)

Marc Kirsch

La réalité virtuelle à l’école ?

Posted on janvier 16th, 2008 in Echos de la recherche | No Comments »

Parmi les nouvelles technologies pour l’apprentissage une place spéciale est réservée à la réalité virtuelle. La réalité virtuelle naît en effet comme instrument d’entraînement à travers la simulation de conditions réelles (les simulateurs de vol en constituent un exemple paradigmatique).

Ensuite, les technologies pour réalité virtuelle sont devenues plus portables, moins chères, et leur usage potentiel s’est étendu à d’autres formes de simulation, et aussi d’apprentissage, comme les apprentissages à l’école.

Comme pour les autres technologies appliquées à l’apprentissage (peut être plus, en considération de ses potentialités et coûts), il est utile de se poser des questions de base : qu’est-ce que c’est la réalité virtuelle? qu’est-ce qu’elle ajoute à des systèmes traditionnels d’apprentissage? A quel type d’apprentissages elle s’adapte le mieux ? Avec quels effets pratiques et moins pratiques? Quel rôle pour les enseignants?

Pour réfléchir à ces questions nous pouvons prendre comme guide la vision d’une compagnie américaine, Sunrise Virtual Reality (http://www.sunrisevr.com/), qui a fait de la réalité à l’école un de ses principaux produits.

La vision proposée par cette compagnie est intéressante, je trouve, pour l’optimisme naïf qu’elle répand (en s’agissant d’une boîte qui produit des systèmes de réalité virtuelle pour l’école c’est peut être une ruse) face à la question de l’adoption de systèmes de réalité virtuelle à l’école.

Je présenterai donc les arguments qu’elle avance comme « Réponse optimiste » et j’émettrai quelques « doutes » sur ces réponses optimistes.

Réalité virtuelle à l’école : Quelle réalité virtuelle?

Réponse optimiste :

- La notion de réalité virtuelle est utilisée pour faire référence à différents types de systèmes et d’applications :

o “Virtual reality programs, with lush graphical landscapes and textbooks full of information, surround the student, engaging and exciting them like no other video game. In virtual reality, students have the ability to push two molecules together with their own hands, with the perspective of being the size of a molecule.” (page 2)

o “By putting on a special headset and glove, it places students inside of a simulated environment that really looks and feels like the real world.” (page 2)

Doutes :

Dans les affirmations citées différentes idées sont présentes en même temps

  • Une idée de réalité virtuelle comme graphisme 3D riche,
  • Une idée de réalité
    virtuelle comme immersion, typiquement à travers un ou plusieurs grands écrans
    ou des casques vidéo : la triade matérielle “ordinateur-casque-gants”
  • Une idée de réalité
    virtuelle comme possibilité d’interaction perceptive et motrice avec des
    représentations d’objets autrement indisponibles au sujet pour ce type
    d’interaction
    • Parce qu’ils sont loin : temples Maya
    • Parce qu’ils sont trop petits : molécules
    • Parce qu’ils sont
      dangereux : rayons X
    • Parce qu’ils n’existent pas ou plus dans le monde réel : dinosaures

Comme il s’agit de représentations d’objets et non des objets eux-mêmes, elles peuvent être conçues de manière à être ‘manipulables’ (au sens d’être touchées avec les mains à travers des interfaces spéciales dites ‘haptiques’, ou au sens d’être faite bouger à travers les commandes d’une souris ou joystick) et aussi modifiées par rapport à l’objet qu’elles représentent (simplifiées et/ou exagérées).

  • L’idée d’une copie fidèle du monde réel, des sensations qu’il nous provoque et des interactions qui sont possibles dans son contexte. Cette dernière idée est bien lointaine de l’état de l’art en réalité virtuelle. Elle est aussi incongrue par rapport à des buts éducatifs où on voudrait montrer et rendre perceptibles certaines caractéristiques des molécules ou de l’ADN. Dans ces cas en effet l’expérience perceptive est toute à inventer car personne n’en a fait l’expérience auparavant avec ses propres mains (gantées et insensibles à la température, à l’inertie, et à d’autres caractéristiques du toucher qui nous aident à reconnaître les objets qu’on explore).

Réalité virtuelle à l’école : Dans quel but?

Réponse optimiste :

- Engager les enfants dans des activités d’apprentissage (histoire, physique, ..) en introduisant une composante de plaisir qui est analogue à celle activée par les jeux vidéo.

- à travers une expérience directe (perceptive) de la matière et un parcours personnel et autonome d’exploration (autonomie, interactivité).

o “They step inside (virtually) of Independence Hall (in 1787) while studying the Constitution. They travel through a computer to learn how it operates. They become a part of what they’re learning, which can happen only in virtual reality.” (page 2)

o “In our video game-crazed society, new ways must be found to engage students. Traditional styles of education cannot compete with the excitement of a video game.” (page 2)

Doutes :

Il y a dans ce discours un bias positif pour: plaisir, perception, interaction, autonomie. Est-ce que le plaisir est une composante nécessaire de l’apprentissage ?

Est-ce que ce plaisir doit prendre la forme d’un jeu vidéo ? Il n’y a pas là un risque de banalisation des apprentissages qui deviennent juste des jeux vidéo ?

Est-ce que tous les types d’apprentissage bénéficient d’une approche perceptive et interactive (pouvoir voir, toucher, entrer dans l’information) à la place ou en association à une présentation symbolique ?

Réalité virtuelle à l’école : Pour quelles applications/matières?

Réponse optimiste :

- Toutes, par exemple :

  • Histoire : tour libre à l’époque de la Constitution américaine, pour assister à des débats politiques, pour voir comme les gens se comportaient
  • Géographie,
    architecture : tour libre de Chicago et ses monuments
  • Physique : tour libre
    dans le système solaire
  • Biologie : tour libre
    dans une cellule pour voir son fonctionnement

Doutes :

Quelle est la différence entre des images 2D et des images 3D pour la visualisation de faits historiques ?

Quel est l’apport de la possibilité d’interagir avec des objets ou entités virtuelles dans l’apprentissage de l’histoire ? Est-il le même que dans le cas de la physique ou de la biologie ?

Réalité virtuelle à l’école : Quel rôle pour les enseignants ?

Réponse optimiste :

- Assister et guider les enfants dans leurs libres explorations

Doutes :

Est-ce que les applications en réalité virtuelle peuvent substituer les enseignants (apprentissages hors de l’école)?

Comment l’enseignant peut accompagner l’enfant dans son exploration solitaire du monde virtuel ?

Est-ce qu’il est utile de prévoir des systèmes collaboratifs au cours de l’exploration par l’enfant des environnements virtuels ? Ou bien l’enseignant entre en jeu avant et après l’interaction ? Avec quel type d’instructions ?

Réalité virtuelle à l’école : Quels effets pratiques ?

Réponse optimiste :

- les systèmes de réalité virtuelle sont de moins en moins chers

Doutes :

Quels sont les coûts pour une classe ou un laboratoire de réalité virtuelle qui met à disposition des élèves des systèmes ordinateur-casque-gant ?

Quels sont les risques pour les enfants d’encourir dans des sensations de nausée ?

Elena Pasquinelli

Les arguments et le citations sont extraites d’un article écrit par le Président de Sunrise en 1999 qui décrit l’expérience pilote d’une classe estivale des Coles Elementary School et Ph’enix High School de Chicago qui a été douée de systèmes de réalité virtuelle. L’article est un peu vieux, mais le message est encore actuel dans le site internet de Sunrise :

Robert Reid, Wylmarie Sykes (1999). Virtual Reality In Schools: The Ultimate Educational Technology, THE Journal. http://thejournal.com/articles/14132

De l’intérêt des mondes virtuels pour l’éducation : réalisme, crédibilité et… contexte

Posted on novembre 4th, 2007 in Echos de la recherche | No Comments »

Au cours du premier rendez-vous du groupe de travail sur le thème « Réalité, Crédibilité et Autorité » nous avons discuté de Second Life et des opportunités et risques que représentent des mondes virtuels on-line « continus » pour l’enseignement.

Second Life est un monde continu au sens où l’on passe d’une application à une autre sans solution de continuité : de la discothèque où c’est notre avatar qui danse, à l’université où c’est l’utilisateur et non l’avatar qui est en cause.

C’est un peu ce qui arrive avec la télévision, où le spectateur passe, sans même changer de chaîne, d’une émission de fiction à une émission documentariste, puis à une autre émission éducationnelle (en Italie, sont très connues les émissions de Rai Educational, où, tard la nuit, des spectateurs de toutes âges peuvent écouter le cours d’un professeur de physique ou de philosophie très réputé). Il faut dire que la continuité de la télévision est scandée de messages plus ou moins explicites qui indiquent le passage d’une émission à l’autre, et qui donc encadrent chaque type d’activité du spectateur dans un contexte bien spécifié.

Le non-respect de cet encadrement entraîne des sanctions de la part des comités éthiques de la communication. C’est aussi une source de canulars: un cas connu est celui de l’émission radio de Orson Welles, The war of the worlds, qui fit croire à un certain nombre de citoyens américains que les Martiens venaient de débarquer aux USA. Ceci parce que l’émission avait pris la forme d’un bulletin radio, et non d’une fiction classique. Depuis cet événement il est interdit d’utiliser la phrase : « We interrupt this program… » dans le cadre d’émissions de fiction aux USA. Un cas plus récent de canular est la fausse sécession de la Belgique. Là aussi, une émission traditionnellement documentariste avait été utilisée pour transmettre ce qui est en réalité une œuvre de fiction.

Second Life présente des cas plus subtils de confusion, au sens où les utilisateurs sont censés passer d’un usage en mode « simulation » (où ils se projettent dans leur avatar) à un usage en mode « réel » (où c’est eux-mêmes, comme individu, qui interagissent); ils prennent l’habitude de suivre un cours universitaire ou d’intervenir lors d’un débat politique « réel », sans traverser des portes ou trouver des messages qui encadrent les différentes activités, en faisant abstraction des contextes habituels dans lesquels ces activités ont lieu.

Il y a ici la possibilité d’encourir un risque éthique, représenté par l’oblitération des frontières entre réalité et imagination.

Mais il y a aussi la possibilité d’encourir un risque épistémologique et ergonomique. Les œuvres de fiction évoquent un certain type d’activité cognitive : simuler, prétendre, imaginer. Ceci est vrai pour le cinéma comme pour la réalité virtuelle, où le spectateur et l’utilisateur assistent ou interagissent avec des entités, des lieux et des objets qui ne sont rien d’autre que des représentations : ils ne sont pas réels. Il en va autrement pour l’Université ou la conférence politique qui sont représentées comme des mondes de fiction dans Second Life, mais qui, pourtant, sont bien réels. Dans ce cas on est plutôt dans un cadre de télé-opération, que de réalité virtuelle : l’utilisateur, à travers son avatar, interagit à distance avec des professeurs réels, eux aussi représentés par des avatars. On n’est plus dans le pur domaine de la représentation, mais de la présentation de faits, personnes et événements bien réels bien que distants. La modalité cognitive impliquée dans ce type d’activité est totalement différence de celle de la simulation et de l’imagination. Il est raisonnable de se questionner sur les effets de ce mélange non réglementé d’activités sur les applications dédiées à l’éducation et à la recherche.

 
L’introduction de repères de contexte et à prendre en considération, et pour réduire les retombées éthiques, et pour simplifier la tâche cognitive de ceux qui sont censés faire le passage d’une modalité « apprentissage » à une modalité « simulation, imagination ».

 
Il existe des mondes virtuels qui ont fait un choix de ce type.
VReng (un projet expérimental développé par ENST) est composé de mondes discontinus : on entre par des portes et on pénètre dans des lieux qui peuvent être des simulations des bureaux des participants d’unréseau ou des simulations de salles de réunion. La séparation entre les contextes est donc préservée et il est possible de distinguer différents types d’application et même de poster des messages qui soulignent ces différences.

 

Une deuxième question ouverte par Second Life est liée au problème du réalisme, au sens de la représentation tridimensionnelle (ou 3D) des environnements, des objets et du mouvement des avatars. Grâce au 3D, il est possible de simuler un professeur de Harvard ou même Galileo Galilei donnant un cours de physique. Est-ce que ce type de réalisme a un effet nécessairement positif sur l’apprentissage de la physique ? D’autres exemples concernent l’utilisation de métaphores 3D pour l’exploration de textes : de la réalisation de simulation 3D de livres qu’on peut feuilleter comme on le fait avec les livres réels, à la réalisation de programmes pour voyager dans un texte au format PDF comme sur un paysage vu par un avion.

 

On pourrait objecter que tous ces efforts vers le réalisme nous empêchent d’adopter des métaphores plus simples ou mieux adaptées à des contextes non-naturels. Dans le cas de la simulation des expressions faciales, par exemple, l’expérience des dessins animés et des bandes dessinées suggère que faire simple et ne pas respecter la réalité aide à reconnaître une expression. Plutôt qu’imiter le réal, il serait donc utile de déceler les éléments minimaux pour permettre la reconnaissance. L’expérience du cinéma nous apprend qu’essayer de reproduire dans un film la complexité sonore du monde naturel produit des effets très dérangeants. Les capacités de sélection et de focalisation sur un son ne sont pas les mêmes dans le virtuel et dans le réel; avoir la possibilité d’accomplir des actions d’exploration différentes change la donne.

De la robotique et de la réalisation d’agents virtuels vient enfin l’idée que le réalisme pourrait provoquer des réactions de refus chez les utilisateurs. Ceci parce que les utilisateurs sont portés à avoir des attentes trop élevés quant aux différents aspects des entités robotiques ou virtuelles. Ces attentes sont difficiles à remplir et lorsque ces attentes ne sont pas remplies, les utilisateurs tombent dans la « vallée du perturbant » (The Uncanny valley - voir les références au sujet de ce concept) et n’arrivent plus à trouver crédibles les entités réalistes.

 

Comme pour la nature des interactions dans le monde continu de Second Life, il paraît nécessaire développer une réflexion sur la nécessité et l’opportunité d’utiliser des métaphores qui sont propres à la vie réelle dans la construction et l’interaction avec des mondes virtuels.

 

L’intérêt des mondes virtuels pour l’apprentissage et la recherche ne peut pas en effet se borner à transposer dans des univers virtuels tout ce qu’on fait et on peut faire dans le monde réel. Il s’agit plutôt de déceler, grâce au technologies nouvelles et aux mondes virtuels, l’opportunité de mettre en oeuvre quelque chose de nouveau que le monde réel ne permet pas.

 

 

Quelques références

  •  Second Life : http://secondlife.com/
  • Rai Educational : http://www.educational.rai.it/
  • VReng : http://vreng.enst.fr/ 
  • Livres 3D : http://sldirect.blogspot.com/
  • Exploration de documents pdf :

Guiard, Y., Chapuis, O., Du, Y., & Beaudouin-Lafon, M. (2006). Allowing Camera Tilts for Document Navigation in the Standard GUI: A Discussion and an Experiment. Proceedings of Advanced Visual Interfaces, AVI’06 (Pp. 241-244). Venice (Italy), May 2006. ACM Press.

http://www.laps.univ-mrs.fr/~guiard/AVI_2006.pdf

  • Uncanny Valley :

MacDorman, K. F. (2005). Androids as an experimental apparatus: Why is there an uncanny valley and can we exploit it? http://www.androidscience.com/proceedings2005/MacDormanCogSci2005AS.pdf

Mori, M. (1970). The Uncanny Valley. Energy, 7, 33-35. http://www.androidscience.com/theuncannyvalley/proceedings2005/uncannyvalley.html

Pasquinelli, E. (2006). La valle del perturbante e la realtà virtuale. Sistemi intelligenti, 3, 445-470. http://elenapasquinelli.free.fr/links/Pasquinelli_2006b.pdf