Le cerveau privilégie les mouvements d'un avatar virtuel au détriment de ceux du pilote

Publié par Redbran le 26/12/2020 à 13:00
Source: CNRS INS2I
Loin de compliquer la manoeuvre, le pilotage partagé d'un avatar virtuel améliore ses performances. Des chercheurs du LIRMM (CNRS/Université de Montpellier) et des universités de Toyohashi, Keio et Tokyo (Japon) ont ainsi demandé à des duos de faire atteindre un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) à un double numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information...), dont les gestes sont la moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) des mouvements des deux volontaires. L'avatar a alors eu des actions plus droites et efficaces que chaque pilote séparément, et avec un meilleur temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) de réaction que quand il est contrôlé par un seul pilote. Selon ces travaux publiés dans la revue iScience, le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite...) humain optimise le mouvement de l'avatar plutôt que ceux des pilotes humains.


Dans les jeux vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la...) ou dans des applications industrielles, les avatars virtuels reproduisent de plus en plus fidèlement, et avec une immersion toujours plus importante, les mouvements de leur pilote. Mais que se passerait-il si, au lieu d'avoir seule une personne aux commandes, on en mettait deux en simultané ? Une équipe, composée de membres du Laboratoire d'Informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine...), de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM - CNRS/Université de Montpellier) et des universités japonaises de Toyohashi, Keio et Tokyo, a conçu un système où un avatar virtuel est contrôlé par la moyenne des mouvements de deux volontaires. Loin de compliquer les choses, cette approche a montré différents avantages.

"La présence de deux pilotes en simultané permet de partager la tâche, l'un peut compenser si l'autre se déconcentre, explique Ganesh Gowrishankar, chargé de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) au LIRMM. À l'avenir, nous envisageons de le faire avec encore plus de participants en même temps, car ce travail s'inscrit dans un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) international plus large sur l'extension du corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.) au-delà de ses limites physiologiques, dont notre laboratoire est partenaire."

Dans des tests alliant robotique et neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et...), plusieurs duos de volontaires étaient équipés de capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une...) de mouvements, dont la moyenne des mesures contrôlait l'avatar. Pendant ce temps, un casque de réalité virtuelle (La réalité virtuelle est une simulation informatique interactive immersive, visuelle,...) leur montrait un objet à atteindre, placé devant un miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme...) où apparaissait le double à piloter. Chez les humains, le cerveau indique à peu près toujours la même façon d'atteindre quelque chose, et ce geste universel est censé suivre le chemin le plus direct ou le plus mécaniquement efficace.

Notre cerveau possède un modèle inconscient de ce qui appartient ou non à notre corps, et nous voulons savoir si la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) peut affecter ce modèle et comment cela change nos comportements.

Avec le casque de réalité virtuelle et sans se consulter entre eux, les volontaires effectuaient naturellement des mouvements exagérés, pas typiques du comportement humain, mais dont la moyenne était plus proche d'un geste classique. Alors que les mouvements individuels des partenaires n'étaient pas droits, mais l'avatar effectuait un mouvement de préhension bien plus direct et aussi moins saccadé.

"Nous avons ainsi découvert que le cerveau privilégie les gestes de l'avatar partagé sur ceux de son propre corps, s'étonne Ganesh Gowrishankar. Même si la personne sait qu'elle est en réalité virtuelle, elle optimise inconsciemment les mouvements de l'avatar plutôt que ceux de sa main, même si c'est au détriment de sa propre efficacité énergétique (En physique et ingénierie mécanique, l'efficacité énergétique (ou...) et mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...). Nous nous retrouvons avec des performances et des temps de réaction améliorés, mais nous ne comprenons pas encore pourquoi."

Les scientifiques ont bien leur théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...), mais ils ne souhaitent pas la diffuser tant qu'ils ne l'auront pas dûment testée. La collaboration entre individus implique en tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) cas une part de communication non verbale (La communication non-verbale exprime un type de communication qui n'utilise pas les mots, autrement...), voire inconsciente, afin d'aider l'autre à comprendre et anticiper ce que l'on va faire. Ce phénomène se retrouve en particulier lors d'une discussion, où l'on va réagir à certains signaux et adapter notre façon de parler pour s'assurer que notre interlocuteur saisisse le mieux possible le message (La théorie de l'information fut mise au point pour déterminer mathématiquement le taux...).

Cette collaboration franco-japonaise n'est que la première étape d'un programme de recherche plus ambitieux dans lequel il est envisagé de remplacer l'avatar virtuel qui sert actuellement de test par des robots réels dont les mouvements seront contrôlés par des humains. Parmi les applications visées, ces travaux sont un premier pas vers un transfert et un partage de compétences techniques entre plusieurs personnes agissant de concert. Cela pourrait par exemple permettre à des professionnels de santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste...) de s'occuper efficacement, et à distance, de plusieurs patients à la fois avec des collègues. D'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) des neurosciences, cela pourrait également éclairer sur la manière dont le cerveau commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un...) les gestes.

Référence:
Takayoshi Hagiwara, Gowrishankar Ganesh, Maki Sugimoto, Masahiko Inami, Michiteru Kitazaki.
Individuals Prioritize the Reach Straightness and Hand Jerk of a Shared Avatar over Their Own. iScience, 2020.
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