Lieu de travail : Grenoble

Date de publication : 1 Mai 2019

Noms des responsables scientifiques : Gérard Bailly (DR CNRS, GIPSA-Lab, U. Grenoble Alpes) et Pascal Huguet (DR CNRS, LAPSCO, U. Clermont Auvergne)

Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral

Durée du contrat : 36 mois

Date de début de la thèse : 1 octobre 2019

Quotité de travail : Temps complet

Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Sujet de la these:

Impact de la présence de robots attentifs et bienveillants sur les comportements et fonctionnements cognitifs humains

Contexte

La robotique sociale humanoïde vise à créer des robots capables d’interagir avec des partenaires humains à des fins de coopération dans des secteurs aussi variés que l’assistance aux personnes âgées, l’apprentissage de compétences par les enfants ou encore la cobotique dans l’industrie 4.0. L’objectif est souvent de substituer à un partenaire humain ou animal le robot dans des tâches où les propriétés d’endurance, de rapidité ou de flexibilité des attributions sociales de ces avatars sociaux sont bénéfiques. Si beaucoup d’études en interaction face-à-face montrent l’impact des comportements verbaux [1] et coverbaux [2] des robots sociaux sur ceux de leurs partenaires humains, peu d’études ont été consacrées aux effets comparés entre présence robotique vs. humaine en matière de surveillance de tâches dans lesquelles le robot ou son modèle humain ne sont pas directement engagés. Deux études récentes conduites au LAPSCO [3] [4] ont notamment permis de répliquer avec succès, sous condition de présence robotique, l’influence généralement bénéfique de la présence humaine en matière de contrôle de l’attention dans des tâches impliquant de réprimer un automatisme cognitif néfaste dans l’activité cible (e.g. [5]).

Sujet et plan de travail

Nous proposons ici d’explorer l’impact du comportement d’un robot humanoïde possédant des capacités de communication verbale et co-verbale étendues [6] sur les performances (en matière de contrôle cognitif) de sujets impliqués dans des tâches dans lesquelles le robot est directement impliqué ou plus simplement présent dans l’environnement d’interaction. Nous allons donc varier le degré avec lequel le robot s’immisce dans la tâche principale, afin de déterminer les signaux susceptibles d’optimiser l’expression des bénéfices attachés aux robots sociaux humanoïdes (et à terme, leur acceptabilité) et les signaux plus néfastes à éliminer.

Dans le cadre de cette thèse, nous explorerons l’impact du comportement robotique – dans un premier temps, téléopéré par un pilote humain [7] puis piloté par les modèles appris sur ces données comportementales [8] – sur le comportement observable des sujets (e.g., performances cognitives, signaux verbaux et co-verbaux, notamment regard), sur leurs signaux physiologiques (i.e. conduction dermale, rythme respiratoire et cardiaque) et sur leurs activités cérébrales (i.e. étude de l’onde négative d’erreur par EEG).

Retombées scientifiques et technologiques

Les retombées attendues de cette thèse sont multiples : d’abord des modèles de prédiction des liens entre comportements observables, variables physiologiques et activités cérébrales sous-jacentes, ceci en fonction des performances observées et des comportements actifs et réactifs du robot ; ensuite, un ensemble de stratégies de comportement de robots attentifs et bienveillants, adaptées aux profils psychologiques des sujets et aux indicateurs de performance propres à la tâche ; et enfin des protocoles d’évaluation automatique de ces profils psychologiques par des robots sociaux interactifs, susceptibles d’être déployés dans des applications en santé, éducation ou évaluation de ressources humaines.

Références

[1] K.-Y. Chin, Z.-W. Hong, and Y.-L. Chen, “Impact of using an educational robot-based learning system on students’ motivation in elementary education,” IEEE Transactions on learning technologies, vol. 7, no. 4, pp. 333–345, 2014.

[2] S. Andrist, X. Z. Tan, M. Gleicher, and B. Mutlu, “Conversational gaze aversion for humanlike robots,” presented at the Proceedings of the 2014 ACM/IEEE international conference on Human-robot interaction, 2014, pp. 25–32.

[3] N. Spatola et al., “Improved Cognitive Control in Presence of Anthropomorphized Robots,” International Journal of Social Robotics, pp. 1–14, 2019.

[4] N. Spatola et al., “Not as bad as it seems: When the presence of a threatening humanoid robot improves human performance,” Science Robotics, vol. 3, no. 21, eaat5843, 2018.

[5] D. Sharma, R. Booth, R. Brown, and P. Huguet, “Exploring the temporal dynamics of social facilitation in the Stroop task,” Psychonomic bulletin & review, vol. 17, no. 1, pp. 52–58, 2010.

[6] Parmiggiani, Alberto, Elisei, Frédéric, Maggiali, Marco, Randazzo, Marco, Bailly, Gérard, and Metta, Giorgio, “Design and validation of a talking face for the iCub,” International Journal of Humanoid Robotics, vol. 12, no. 3, 20 pages, 2015.

[7] R. Cambuzat, F. Elisei, G. Bailly, O. Simonin, and A. Spalanzani, “Immersive teleoperation of the eye gaze of social robots,” in Int. Symposium on Robotics (ISR), Munich, Germany, 2018, pp. 232–239.

[8] Nguyen, Duc-Canh, Bailly, Gérard, and Elisei, Frédéric, “Learning off-line vs. on-line models of interactive multimodal behaviors with Recurrent Neural Networks,” Pattern Recognition Letters (PRL), pp. 29–36, 2017.

Au sein du département Parole & Cognition du GIPSA-Lab (Grenoble, France), l'équipe Cognitive Robotics, Interactive Systems & Speech Processing (CRISSP) développe des modèles de comportements multimodaux (parole, gestes, regard, etc.) pour des robots humanoïdes en interaction avec des partenaires humains. Elle s'appuie sur les moyens techniques du GIPSA-Lab et en particulier sur la plate-forme robotique MICAL qui gère le robot iCub NINA et les outils de développement.

Cette thèse s'inscrit dans le projet de l'équipe de développer des robots engagés dans des tâches finalisées nécessitant un contrôle fin de l’engagement. Elle est financée par le projet 80 ans du CNRS «Robotique Sociale Humanoïde et Cognition » (RSHC) impliquant des chercheurs de trois laboratoires : le LAPSCO et le LIMOS à Clermont et le GIPSA-Lab à Grenoble,

La thèse sera rattachée à l’école doctorale EEATS de Grenoble. Des déplacements et trois séjours de courte-durée à Clermont-Ferrand seront à prévoir pour collaborer avec les chercheurs du LAPSCO et du LIMOS de l’UCA.

Le candidat devra être titulaire d’un diplôme d’ingénieur et/ou d’un master en Sciences Cognitives ou en Robotique d’interaction. Le poste nécessite de solides connaissances en expérimentation, programmation et analyse statistique. Une formation initiale en neurosciences est un plus. Le candidat doit avoir de bonnes aptitudes de communication orale et écrite (français et anglais nécessaires) pour présenter aux congrès et rédiger des articles dans des revues scientifiques. Nous recherchons un jeune chercheur qui saura s’impliquer dans son projet, curieux, ayant une certaine autonomie et une forte motivation pour développer des compétences en synthèse et évaluation de comportements dans le domaine de l’interaction homme-robot. De plus, le candidat devra être apte à travailler en équipe sur des projets pluridisciplinaires.

Les candidatures devront inclure un CV détaillé ; au moins deux références (personnes susceptibles d’être contactées) ; une lettre de motivation d’une page ; un résumé d’une page du mémoire de master ; les notes de Master 1 ou 2 ou d’école d’ingénieur.

La date limite pour l’envoi des candidatures est le 15/7/2019