Interface homme-Machine, Ergonomie, Système vestibulaire, Charge mentale, Suivi longitudinal, Assistant personnel, Intelligence artificielle

Les facteurs humains constituent les contributions humaines à la réalisation d'une tâche, en termes d'interactions avec les outils technologiques à disposition, avec l'environnement dans lequel travaille l'opérateur, avec les procédures applicables et avec les autres opérateurs. C'est un des éléments clés de la sécurité aérienne, qui intervient aussi bien lors de la formation des pilotes, que lors des tâches courantes au quotidien, une fois l'opérateur dans son environnement de travail. Cette thèse s'intéresse particulièrement au système sensorimoteur des pilotes d'hélicoptère. Nous avons étudié d'une part le comportement du système vestibulaire de pilotes professionnels lors d'une expérience psychophysique conduite en simulateur de vol ; et nous avons établi d'autre part un modèle prédictif de charge mentale lors de vols réalistes effectués sur le même simulateur. Lors de la première expérience, qui s'intéresse au système sensoriel, neuf pilotes d'hélicoptère professionnels ont été placés dans un simulateur de vol de niveau D (plus haut niveau de certification existant) et avaient pour consigne de ramener ledit simulateur à la position neutre après un déplacement passif indépendant de leur volonté, et ce toutes lumières éteintes. Les résultats montrent que les pilotes sont plus précis en roulis (c'est-à-dire dans le plan frontal) qu'en tangage (c'est-à-dire dans le plan sagittal), de manière significative. A l'inverse, nous n'avons pas trouvé de différence entre le roulis gauche et le roulis droit, ni entre le tangage antérieur et le tangage postérieur. Enfin, il existe un biais vers l'angle initial : plus le déplacement passif est important, plus l'erreur des pilotes l'est également ; pour les angles utilisés, la relation trouvée est linéaire. Lors de la seconde expérience, les pilotes étaient situés dans le même simulateur et ont été soumis à deux scénarios réalistes classiques (une mission de reconnaissance puis une mission d'évacuation sanitaire). Ces deux scénarios ont été construits de manière à induire de fortes variations de charge mentale, avec des moments très calmes et d'autres très intenses. Les pilotes étaient invités à évaluer subjectivement leur niveau de charge mentale lors de moments-clés préalablement identifiés par des experts aéronautiques. En parallèle, un certain nombre de paramètres de diverses origines ont été enregistrés (paramètres physiologiques, paramètres de la machine et paramètres de l'interface homme-machine). Par la suite, nous avons utilisé un modèle d'apprentissage automatique supervisé pour essayer de prédire le niveau de charge mentale des pilotes à tout instant. Le résultat principal de cette étude est que l'ensemble de paramètres le plus pertinent est celui de l'interface, qui constitue le reflet des actions du système moteur des pilotes. Enfin, ces travaux sont également l'occasion pour nous de proposer un cadre de réflexion général sur les interfaces homme-machine utilisées par des opérateurs de machines complexes (aéronefs, centrales nucléaires, etc.). En effet, nous sommes en plein cœur de la quatrième révolution industrielle, portée par l'intelligence artificielle et l'internet des objets ; à la lumière des résultats obtenus précédemment cités, il nous semble pertinent de dessiner les contours que pourraient prendre deux nouvelles technologies permettant de renforcer la sécurité aérienne : d'une part le suivi longitudinal individuel d'un opérateur ; et d'autre part l'assistant personnel intelligent de ce dernier. Ces outils pourraient servir à la formation initiale et à l'entraînement continu des pilotes d'aéronef.