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Boucenna Sofiane
Title : Chercheur Contractuel
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Activités de recherche
 
Mes recherches se concentrent sur les interactions émotionnelles en robotique autonome. Plus précisément, je m'intéresse à la robotique développementale où l'objectif principal est de rendre le robot autonome. Le robot doit pouvoir agir et réagir dans un environnement naturel et faire face à des perturbations imprédictibles. Il est donc nécessaire que le robot puisse acquérir une autonomie comportementale à savoir la capacité d'apprentissage et d'adaptation en ligne.
 
En particulier, mes travaux tentent de répondre à plusieurs questions théoriques:

  • Quels  mécanismes introduire pour que le robot ait la capacité de se constituer une perception de l'environnement?  
  •  Comment le partage de perception peut-il se construire avec un partenaire humain?
  • Et enfin, quels sont les mécanismes à introduire pour qu'un robot puisse développer de nouvelles compétences de manière autonome?


 
Mes travaux de thèse montrent dans quelle mesure les émotions permettent le partage d'une expérience (comment une expérience peut être partagée entre deux agents?). L'idée principale défendue dans ma thèse, est que les émotions sont un excellent moyen de communication dans un contexte non-verbal et peuvent être le facilitateur de ce partage. En d'autres termes, nous montrons comment les émotions, et plus particulièrement les expressions faciales émotionnelles donnent un sens à l'environnement. Ainsi, des objets, des lieux et parfois même des comportements peuvent acquérir des valeurs émotionnelles laissant suggérer que la transmission de messages émotionnels entre un homme et un robot a pour but de partager une expérience commune.
 
Par conséquent, mes travaux traitent de plusieurs sujets qui ont comme dénominateur commun l'interaction sociale. Les modéles que j'ai développés, tentent d'améliorer les aspects sociaux et émotionnels des interactions homme-machine permettant au robot de communiquer avec son environnement par l'intermédiaire des expressions faciales émotionnelles. Mes modèles se concentrent sur des capacités de bas niveaux mais ils permettent d'émettre des hypothèses sur  le développement de certaines capacités cognitives. Par conséquent, mes travaux ont un double objectif: d'une part, ils permettent de doter un robot de compétences sociales et émotionnelles ce qui permet de progresser dans le domaine de la robotique et des interactions homme-machine en général. D'autre part, ils permettent de proposer et parfois même de questionner certains modèles issus de la psychologie.   
 
Mes recherches peuvent se décomposer en deux parties les interactions dyadiques et les interactions triadiques.  
 

          1.  Interactions dyadiques
 

Le premier axe de recherche porte sur les interactions dyadiques entre un robot et un partenaire humain. J'ai proposé tout d'abord une architecture capable d'apprendre à reconnaître de manière autonome des expressions faciales primaires grâce à un jeu d'imitation entre une tête expressive et un expérimentateur. Les interactions avec le dispositif robotique commençeraient par l'apprentissage de 5 expressions faciales prototypiques. J'ai ensuite amélioré l'architecture en introduisant des mimiques faciales ainsi que différents niveaux d'intensité. La tête expressive peut reproduire des expressions secondaires par exemple une joie mêlée de colère. J'ai également montré que la discrimination de visages peut émerger de cette interaction émotionnelle à l'aide d'une rythmicité implicite qui se crée entre l'homme et le robot.  
De plus, j'ai également montré que le modèle basé sur le jeu d'imitation entre un humain et un robot, peut apprendre à reconnaître d'autres comportements comme l'orientation du regard et des postures.  
Les contributions majeures sont:

  •  le développement d'un modèle ayant la capacité d'apprendre à reconnaître en ligne et de manière autonome les expressions faciales des partenaires humains.  
  •  l'interaction émotionnelle amorce la détection de visage. Le robot est capable d'apprendre à discriminer un visage d'un non visage en ligne et de manière autonome au travers de l'interaction avec l'expérimentateur.
  •  la capacité à reproduire des intensités d'expressions faciales primaires et secondaires.
  •  l'architecture perception-action dans un contexte d'imitation entre humain et robot, peut apprendre des tâches très différentes montrant sa généricité et permettant au robot d'être autonome.

 

          2.  Interactions triadiques

Le second axe de recherche quant à lui porte sur les interactions triadiques entre le robot, le partenaire humain et l'environnement. Je propose un modèle sensori-moteur ayant la capacité de réaliser un référencement social, dont la principale source d'inspiration est la psychologie développementale. Le "référencement social" ( ou "social referencing" en anglais) consiste à moduler le comportement de l'enfant en fonction de l'interaction émotionnelle qu'il peut avoir avec un parent. Dans ce contexte, notre problème est de trouver comment un robot peut apprendre de manière autonome à reconnaître les expressions faciales d'un partenaire humain pour ensuite les utiliser pour donner une valence aux objets et permettre leur discrimination.  
 
Trois situations ont pu être testées: 1) un bras robotique capable d'attraper et de fuir des objets selon les interactions émotionnelles venant du partenaire humain, 2) un robot mobile capable de rejoindre ou d'éviter certaines zones de son environnement, 3) une tête expressive capable d'orienter son regard dans la même direction que l'humain tout en attribuant des valeurs émotionnelles aux objets via l'interaction expressive de l'expérimentateur.
Mes travaux ont montré que:

  • une séquence développementale peut émerger d'une interaction émotionnelle de très bas niveau.  
  • le référencement social peut s'expliquer d'abord à un niveau sensori-moteur sans nécessiter de faire appel à un modèle de théorie de l'esprit.
  • des cascades d'architectures sensori-motrices peuvent résoudre des interactions triadiques (homme-objet-robot) dans des cadres expérimentaux différents: manipulation d'objets, navigation, attention conjointe.