Retour aux actualités
Article suivant Article précédent

Revue 172 - L'humain dans la boucle des systèmes intelligents

Articles Revue TELECOM

-

10/04/2014


L’humain dans la boucle


des systèmes intelligents





par Chloé Le Bail et Robin Despouys dans la revue TELECOM n° 172
 

La ville de demain : comment peut-on intégrer les utilisateurs finaux dans une architecture complexe de systèmes distribués et autonomes ?  Quid de la collaboration au sein des quartiers du futur ?

Le quartier intelligent est au cœur d’un grand nombre d’enjeux techniques et sociétaux qui concernent des villes et des citoyens de plus en plus interconnectés. Le développement de l’automatisation (voitures et maisons intelligentes), l’accroissement des modes de partage et d’échange entre particuliers, ainsi que le transfert de la propriété vers les services (économie de la fonctionnalité, consommation collaborative) amènent à reconsidérer la vie au sein des quartiers. De nouveaux usages vont émerger, de nouvelles formes de collaboration peuvent être envisagées et des nouvelles technologies peuvent être imaginées et conçues.

Les phénomènes sociotechniques cités précédemment peuvent être reliés à la notion de développement durable. Ils font appel, entre autres, au comportement de chacun face à l’efficience énergétique, la diminution du gaspillage, le recyclage, l’optimisation de la consommation des ressources, etc. La plupart du temps, ils nécessitent de la collaboration humaine pour être efficaces et profitables à tous. Ils requièrent également une gestion juste des informations et des biens partagés entre les citoyens. Cette coordination demande du temps aux utilisateurs, il faut qu’ils se rencontrent, communiquent, et se mettent d’accord. De plus, il n’est pas toujours évident pour un utilisateur, de réduire son impact énergétique. Les moyens actuels peuvent être contraignants et complexes. Par exemple, les technologies de type domotique, tels que les programmateurs pour le chauffage dans la maison, sont souvent source d’incompréhension. Qui de nos jours approuve pleinement sa facture d’électricité et connait sa consommation détaillée ? Les seuls référentiels de performance énergétique perçus sont ceux indiqués lors de l’achat d’un équipement. Ensuite, une fois le matériel en fonctionnement, la consommation devient abstraite.

Au regard de ces constatations, il est nécessaire de s’interroger sur l’évolution de la consommation des ressources et des énergies dans les villes de demain.
 

Le projet QUALINUMA

Le projet QUALINUMA pour QUALIté de la vie NUMérique Autonomique s’inscrit dans l’axe stratégique coévolution Homme-Machine de l’ISN (Institut de la Société du Numérique) et porte sur la gestion de ressources partagées au sein d’un quartier de maisons intelligentes. Il s’agit d’une rupture conceptuelle qui propose une nouvelle vision pour les futures villes intelligentes, et cela pour deux raisons. Premièrement, cette approche propose de nouveaux modèles de collaboration entre les acteurs d’un quartier, aussi bien humains qu’artificiels. Ensuite, la gestion des ressources et des informations repose sur l’informatique autonomique, domaine récent de l’informatique qui se propose d’étudier des problématiques d’autogestion.

La conception d’un quartier intelligent doit se fonder d’une part sur l’étude des pratiques humaines et d’autre part sur une gestion intelligente, afin d’obtenir une utilisation rationnelle et durable des ressources partagées entre les foyers. Pour répondre à ces problématiques, deux thèses dans des domaines d’expertise différents ont été financées. Une dans le domaine de l’informatique autonomique, financée par le programme Future et Rupture de l’institut Mines-Télécom, et une en psychologie ergonomique, financée par l’ISN. La première vise à étudier et concevoir des modèles informatiques qui permettront de créer la ville du futur. La seconde s’intéresse à la façon dont les systèmes intelligents viennent impacter la collaboration au sein des quartiers et des villes, ainsi qu’à l’acceptabilité par les humains de telles technologies.


Figure 1 - Illustration d’un quartier intelligent



Plus il existe de services et de systèmes d’information, plus il devient difficile pour les utilisateurs de comprendre et de maîtriser leur environnement. Dans le cas de la ville du futur, l’automatisation permettrait d’assister les humains dans des processus d’échange et de consommation optimisée de ressources mutualisées.
 

Le quartier intelligent

Avec l’émergence de technologies innovantes et de l’Internet des objets, de nouveaux usages et services deviennent envisageables. Les agents artificiels omniscients et se substituant aux humains pour diverses tâches (par exemple, les maisons intelligentes) sont l’objet d’un fantasme collectif qui devient de plus en plus réaliste. Nous souhaitons apporter notre contribution, tant d’un point de vue psychologique que technologique. Nous allons analyser les comportements et collaborations qui vont émerger dans le cadre d’un quartier intelligent où nous considérons que la maison intelligente est un média de la collaboration. A savoir, elle devient un support de communication entre les voisins, en initiant et/ou rythmant les échanges.





Figure 2 - Architecture d’un système autonomique utilisant le modèle MAPE-K

Un quartier intelligent est un espace résidentiel où des ressources sont mises en commun. Ces ressources sont des énergies, des espaces communs, du matériel et des stations de production d’énergie (et les citoyens eux-mêmes). Autant d’éléments qui vont mener à des situations conflictuelles pour le partage et la coordination des biens. Le but de nos travaux sera de donner des outils et des méthodes pour organiser un échange quotidien d’informations et de ressources entre particuliers, dans un environnement où la technologie est de plus en plus complexe et envahissante.

Dans ce contexte futuriste nous avons identifié quatre types de collaboration : Humain-Humain, Humain-Système intelligent, Système-Système et Humain-Humain médiée par des systèmes intelligents. La collaboration Humain-Humain repose sur des situations existantes de nos jours, et la collaboration Système-Système est basée sur le concept de communication « machine to machine ». Notre objectif commun est d’étudier les collaborations Humain-Système et Humain-Humain assistée par des machines, dans un contexte dynamique et hyper-connecté.
 

La collaboration : un moyen d’économiser les ressources ?

Au sein des villes et des quartiers, la collaboration humaine est un moyen de faire des économies (d’argent, de temps, d’énergie). Lorsqu’entre voisins, on s’organise pour aller chercher les enfants à l’école ou qu’on se prête du matériel pour bricoler, on permet aux autres de gagner du temps, on leur évite d’acheter un objet qui leur sera très peu utilisé (par exemple une perceuse), etc. La collaboration entre habitants se retrouve tous les jours et à différentes échelles. L’émergence ces dernières années de nouvelles formes de vie en communauté renforce cette idée de consommation plus verte et à plusieurs. Bien qu’ayant toujours existés, on voit des plus en plus apparaître des éco-quartiers ainsi que les notions d’habitat participatif, de cohabitat, etc. La consommation des ressources d’un ensemble de logements est optimisée grâce à la recherche de consensus.

Nous trouvons intéressant de considérer ces pratiques comme étant le point de départ de la collaboration au sein des quartiers intelligents de demain. Nous allons donc réaliser une étude de terrain auprès des acteurs et des habitants impliqués dans ces projets d’habitats groupés, de sorte à comprendre comment et pourquoi de telles formes de collaboration émergent. Nous souhaitons appréhender les motivations, les attentes, mais aussi les freins au développement de tels quartiers. Une grande part de l’étude concernera le fonctionnement de ces communautés et la manière dont sont prises les décisions collectives (les modalités de discussion, de négociation, d’argumentation).

Dans le cadre des quartiers dits « intelligents », c’est-à-dire gérés en partie par l’informatique autonomique, les décisions sont prises par des acteurs humains, mais aussi par des agents artificiels. Dans cette perspective, les situations de partage de ressources comportent les caractéristiques suivantes : des acteurs très divers avec des connaissances variables, des expertises multiples et distribuées entre les humains et les technologies, des degrés de confiance en la technologie différents pour chaque utilisateur.
 

Les systèmes autonomiques

L’informatique autonomique est le cœur de la technologie des villes intelligentes et permet de créer de nouvelles formes de collaboration. Ce concept a été introduit en 2001 par Kephart et Chess dans un article d’IBM1, pour répondre au développement massif d’Internet et à la complexité grandissante de la gestion des ressources et des services. Le but de cette initiative est de mener à la conception d’ordinateurs capables de s’autogérer à la manière du système nerveux humain qui prend en charge les fonctions vitales de notre corps sans que l’on ait à y penser. Cette inspiration biologique a mené à l’établissement de quatre caractéristiques principales que doit posséder un système autonomique, à savoir l’auto-configuration, l’auto-guérison, l’auto-optimisation et l’autoprotection. Ces recherches ont abouti à un modèle MAPE-K aujourd’hui admis dans la communauté informatique autonomique comme le modèle de référence pour représenter l’architecture d’un élément autonomique. MAPE-K, un acronyme pour Monitor Analyse Plan Execute and Knowledge, représente les cinq processus qui permettent à un élément autonomique de s’autogérer.

Au sein de l’équipe Autonomique du département INFRES nous organisons nos travaux autour de trois objectifs principaux. Premièrement, décrire des architectures de systèmes autonomiques basés sur des principes d’auto-organisation. Ensuite, créer un protocole de coordination pour des gestionnaires autonomiques et des humains qui interagissent ensemble afin de créer un apprentissage dans un sens comme dans l’autre. Enfin, fournir une preuve de concept à l’aide de l’implémentation d’un prototype d’un tel système informatique.

Initialement cette nouvelle vision de l’informatique a été pensée pour les ingénieurs et administrateurs de systèmes et réseaux. Cependant avec l’apparition des nanotechnologies, il est dorénavant envisageable d’avoir des gestionnaires autonomiques dans notre environnement quotidien et plus spécialement dans des maisons intelligentes et des quartiers intelligents.
 

Objectifs et perspectives

L’objectif d’un quartier intelligent est de favoriser la collaboration « Humain-Humain » devenant alors une collaboration « Humain-Humain médiée ». Les nouvelles technologies et notamment l’informatique autonomique seront essentielles afin d’aider les habitants à se coordonner pour économiser les ressources et réduire l’impact énergétique de tout le quartier.

Cependant les quartiers intelligents basés sur l’informatique autonomique n’existant pas encore, il est difficile d’évaluer la qualité de ces nouvelles formes de vie en communauté. Afin de récolter des données, nous sommes en train de réfléchir à l’élaboration d’un jeu de plateau collaboratif qui deviendrait un terrain d’étude simulé. Le but étant d’évaluer les règles spécifiques à une collaboration éco-responsable dans une société cybernétique. Nous pensons aussi que les participants pourraient imaginer de nouvelles règles au fur et à mesure des parties et construire eux-mêmes les villes de demain.

À la croisée des chemins de nos deux disciplines scientifiques se situe la collaboration Homme-Machine, qui est un domaine interdisciplinaire où nous devons établir les fondements de ce que nous appelons l’apprentissage de l’humain par la machine et l’apprentissage de la machine par l’humain. En effet nous ne voulons pas seulement que les machines deviennent plus intelligentes, mais aussi que les utilisateurs adoptent des comportements plus éco-responsables grâce à leurs interactions avec des entités artificielles. Nous avons donc comme horizon la création d’un jeu sérieux afin de récolter des données sur la collaboration « Humain-Humain médiée » et « Humain-Système » à grande échelle et sur une longue période.



Alors que la technologie nécessaire avance à grand pas, et que la collaboration humaine visant à la réduction de la consommation des ressources existe, quelles sont les modalités essentielles à la réalisation de ces quartiers collaboratifs intelligents ?







Figure 3 - Les différents types de collaboration


1/ Kephart, J.O., and D.M. Chess. “The Vision of Autonomic Computing.” Computer 36, no. 1 (2003): 41–50. doi:10.1109/MC.2003.1160055.w



Les auteurs

Chloé Le Bail est doctorante à Télécom ParisTech, au département de Sciences Economiques et Sociales (SES) sous la direction de Françoise Détienne et Michael Baker. Sa thèse en Psychologie Ergonomique s’intéresse à la qualité de la collaboration pour la prise de décision en situation dynamique dans les quartiers de maisons intelligentes. Ses travaux de recherche durant son Master 2 d’Ergonomie à l’Université Paris-Sud 11 portaient en partie sur les typologies d’utilisateurs de ressources énergétiques, dans le but de développer des nouveaux services à destination des particuliers et des copropriétés.








Robin Despouys 
est diplômé d’un Master en Informatique spécialité Réseaux, Systèmes et Mobilité de l’Université de Bordeaux 1. Il est actuellement doctorant en Informatique au sein de l’équipe S3 (Systems, Software and Services) du département Informatique et Réseaux (INFRES) de Télécom ParisTech. Sa thèse est encadrée par Isabelle Demeure (1983) et Rémi Sharrock. Ses travaux portent sur la modélisation d’architectures de systèmes autonomiques et sur des problématiques d’auto-organisation entre agents artificiels.

 

322 vues Visites

J'aime

Commentaires0

Veuillez vous connecter pour lire ou ajouter un commentaire

Articles suggérés

Articles Revue TELECOM

Revue TELECOM 195 - 5G : une révolution numérique des télécoms ?

photo de profil d'un membre

Melina LAURICELLA

16 janvier

Articles Revue TELECOM

Revue TELECOM 195 - Dans la lumière Brune

photo de profil d'un membre

Rédaction Revue TELECOM

15 janvier

Articles Revue TELECOM

Revue TELECOM 195 - Onboarding, intégration, rétention... what for ?

photo de profil d'un membre

Rédaction Revue TELECOM

15 janvier