Interrogation multimodale de consultation de serveurs d’informations 
application aux personnes âgées

Régis Privat
IRIT UMR CNRS 5505, Université Paul Sabatier
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Résumé — Cet article présente une vue générale des travaux de recherche à réaliser dans le cadre de ma thèse. Celle-ci a pour but l’étude de l’interaction dans le cadre d’interrogations multimodales de serveurs d’informations par des personnes âgées. L’objectif est d’étudier l’utilisabilté des nouvelles interfaces par cette classe de populations. L’hypothèse de départ concerne le développement d’interfaces plus conviviales, plus robustes pour cette population souvent défavorisée face aux nouvelles technologies. Après un aperçu du cadre général de l’étude et des déficiences sensorielles, motrices et cognitives liées au vieillissement, les différents thèmes de recherche impliqués pour la  conception d’un système oral de consultation de serveurs d’informations seront présentés.

1. Introduction
L’avènement de l’information, la mise en place de réseaux divers et variés, l’évolution des technologies d’accès à Internet changent un peu plus chaque jour notre monde dans l’accès à l’information. La quantité d’information électronique distante disponible augmente sans cesse, dans cette société où elle a pris une place de plus en plus importante, voir capitale.
Les technologies de l’information et de la communication apparaissent partout, conquérant aussi bien le monde professionnel que le grand public, s’immisçant dans nos divertissements, dans la formation, au travail, l’assistance. Il n’est pas rare d’avoir à domicile un ordinateur, là où il y a de çà quelques décennies arrivaient seulement la télévision, le Minitel ou plus récemment les services audiotels. L’apparition de bornes interactives sur Internet, en démonstration, dans le métro parisien n’est qu’un des nombreux exemples de cette évolution des technologies de l’information qui semble désormais inéluctable.
 L’arrivée à maturité des technologies du traitement automatique de la parole, comme la synthèse ou la reconnaissance vocale, utilisées dans les serveurs vocaux interactifs, l’apparition de nouveaux procédés — suivi du regard, périphériques de désignation 3D, à retour d’efforts, etc.— laissent présager des utilisations de ces moyens d’interaction pour interagir ou accéder de manière distante à l’information. Certes, si ceux-ci ont atteint un certain degré de maturité, leur intégration dans des systèmes interactifs (consultation de serveurs d’informations, interface de contrôle de l’environnement, commande de systèmes embarqués) soulèvent les questions :
1.	de la robustesse de ces nouveaux dispositifs, 
2.	de l'interprétation des informations véhiculées par ces dispositifs, 
3.	de la modélisation de l’interaction en relation avec la tâche et l’opérateur, et
4.	de l'utilisabilité et de l'efficacité de ces nouvelles techniques.

Actuellement, les fournisseurs de technologies vocales manifestent un vif intérêt pour le développement de l’accès vocal à Internet [Peckman 99].
L’intégration des technologies vocales via le canal téléphonique pour la réalisation de serveurs vocaux interactifs grand public, avec une composante dialogique a fait l'objet de développements de plusieurs systèmes de recherche : le système AGS (consultation de l'annuaire des serveurs vocaux de France Télécom pour les thèmes emplois et météo [Sadek 96]), le système DEMON [Pérennou 98], [Lavelle 99] dans le cadre du projet ARISE (demande de renseignements d’horaires de trains), la borne interactive multimodale du projet MASK [Lamel 98], …
Qu’en est-il de l’utilisation de tels systèmes pour les personnes âgées ou handicapées ? Faut-il les adapter en considérant les principaux déficits observés avec l’âge (diminution de l’acuité visuelle et auditive,  diminution de la mémoire,  troubles pathologiques de la parole) ou les reconcevoir ?

[Stephanidis 98] préconise l’emploi “ d’interfaces unifiées ”, c’est à dire l’emploi de systèmes interactifs dont l’interface peut être employée pour toutes catégories d’utilisateurs et pour tout contexte d’utilisation. Dans le cadre du projet AVANTI, [Stephanidis 00] a défini le concept d’interface adaptable (adaptation ab-initio selon le profil de l’utilisateur) et adaptative (adaptation contextuelle en fonction des situations d’utilisations : échecs répétés, tâches impossibles à réaliser…).
C’est dans ce contexte de conception d’interfaces pour tous que se situeront les travaux de la thèse présentée dans ce document.
2. Problématique de ma thèse 
Elle a pour objet d’étude l’utilisabilité des technologies de l’information et de la communication (TIC) par les personnes âgées. Le cadre applicatif finalisé concerne l’accès à des serveurs vocaux d’informations sur Internet. Elle est fondée sur une approche guidée par les besoins des utilisateurs tout au long du cycle de développement (observation, spécification, conception, évaluation). Elle se décomposera en plusieurs sous thèmes d'études :
1.	le recensement des caractéristiques inhérentes au vieillissement et l’utilisation des résultats des études psycholinguistiques,
2.	la modélisation de la logique d’interaction,
3.	et l’utilisabilité de ces systèmes par les personnes âgées.
2.1 Le recensement des caractéristiques inhérentes au vieillissement et les résultats des études psycholinguistiques
Il s’agira dans un premier temps de recenser les caractéristiques inhérentes au vieillissement, celles des grands déficits sensoriels (visuel et auditif), mais aussi les difficultés langagières à considérer pour la conception de serveurs vocaux interactifs basés sur les outils d’Internet.
[Spérandio 97] a montré que les personnes âgées étaient plus lentes à agir ou à réagir ; ces facteurs devront être donc considérés lors de la conception d’objets d’interaction. En ce qui concerne la voix, le vieillissement est parfois un facteur de variabilité observé sur les représentations acoustiques et prosodiques des réalisations vocales des personnes âgées (raucité, baisse d’intensité, difficulté articulatoire, schéma intonatif détérioré, etc.). 

Plus que l'analyse en soi des facteurs de variabilité au niveau de l'onde vocale, nous nous attacherons essentiellement à étudier les énoncés (d'un point de vue syntaxique mais également sémantique et dialogique) des personnes âgées. Le but visé est ici le recensement des phénomènes de communication d'autocorrections, d'hésitations, d'annulations, de répétitions, etc. observables  dans la formulation des requêtes par cette classe d’individus.
La spécification du modèle d'interaction devra également tenir compte des recommandations générales issues des facteurs humains : réduction des ambiguïtés et maintien de la consistance [Vanderheiden 97], réduction de la charge de la mémoire à court terme [Schneiderman 92], simplification maximale de l'interface [Tullis 88], etc.
Les résultats des études psychologiques de [Mead 99] ont montré  les effets de l’âge sur les comportements interactionnels. Il nous semble important que ces derniers soient considérés lors de la spécification d’interfaces pour les personnes âgées.
Enfin, nous appliquerons les résultats de l’étude des effets de mises en forme matérielles de textes pour des présentations non visuelles [Truillet 99] dans le cadre d'une tâche de lecture sur webTV.
2.2 La modélisation de la logique d’interaction
Les problèmes d’utilisabilité et d’efficacité de la logique d’interaction/dialogue se posent de manière cruciale. La conception du dialogue doit être telle que l’usager sache à tout moment ce qu’il peut ou doit formuler pour obtenir l’information recherchée dans les serveurs vocaux interactifs.
Dans le cadre du projet DEMON [Lavelle 99] a montré le rôle important de la nature, de la qualité et de la formulation adoptée des énoncés du système. Ces résultats constitueront des critères de conception du système auxquels nous ajouterons l’étude des stratégies correctives, très utiles à priori pour ce type de population.
La modélisation de la logique d’interaction sera construite d'une part, à partir de l’interprétation de l'énoncé en contexte et, d'autre part, des informations utiles au serveur d'informations ou fournies par celui-ci. 
Le maintien et la robustesse seront les propriétés de l'interaction à obtenir face à des déviations voire des dysfonctionnements potentiels lors de la production langagière des usagers envisagés ; ces phénomènes pouvant être engendrés, soit par les effets même du vieillissement, soit par l’usage d’objets interactifs nouveaux. A ce stade de recherche et vu l’état de l’art, peu d’éléments scientifiques existent. C’est l’une des réponses de ce travail de thèse.
2.3 L’utilisabilité de ces systèmes par les personnes âgées
Bien que les personnes âgées soient sensibles aux changements dus aux objets technologiques [Spérandio 97] de leur environnements, [Czaja  1996] a montré que les personnes âgées étaient généralement réceptives à  l'utilisation de la nouvelle technologie et sont motivées pour apprendre à utiliser les ordinateurs. 
Le choix des périphériques et la façon dont vont être utilisés ces derniers sont des éléments déterminants pour une utilisation efficace et effective. En effet, la méconnaissance de ces dispositifs et le besoin d’apprentissage de l’usager restent des freins à l’utilisation d’une nouvelle technologie.

Sur la base de ces résultats, les études ergonomiques réalisées (sur la modalité vocale en entée) ou à venir (écrans tactiles, nouveaux périphériques, webTV…) devront permettre, d'une part d’infirmer ou de confirmer ces choix, et d'autre part de disposer de données utiles à l'élaboration de recommandations. En fonction de ces observations, il faudra étudier les moyens d’optimiser l’interaction entre la personne et le système pour obtenir les meilleurs résultats en termes de coût cognitif mais également d'efficience. En effet, il faut être certain que les moyens mis en place seront utilisables pour cette population et n'engendreront pas un handicap supplémentaire.
3. Méthodologie
Le contexte applicatif retenu est un serveur d’informations pour les personnes âgées sur les différents services d’assistance à domicile.
La première partie du travail à effectuer consistera en l’élaboration de corpus homme/homme, réalisé à partir d’entretiens avec des futurs utilisateurs de notre système. L’étude de ces corpus devra permettre d’identifier les segments conceptuels (unités de sens ou classes de mots clés [Perennou 96]) et les diverses  stratégies de dialogue (questions directes, demandes de confirmation explicites ou implicites) entrant en ligne de compte lors des réponses aux énoncés de l’usager.

Notre point de départ sera l’adaptation du système CACAO [Bousquet 00] pour la compréhension des énoncés des utilisateurs dans ce contexte applicatif. CACAO repose sur une approche stochastique de décodage conceptuel. Dans l'adaptation de celui-ci nous traiteront plus particulièrement les phénomènes extra linguistiques (souffle, raclement de gorge…), agrammaticalité des énoncés, mots hors vocabulaire.
Les connaissances linguistiques seront modélisées à partir des corpus recueillis sur une population de référence. 
La considération d’éléments contextuels historique (tâche et dialogue) est une hypothèse d’étude à envisager pour ce type de système afin d'accroître la robustesse du niveau compréhension. La question du format de la présentation des réponses de celui-ci aux personnes âgées sera également posée.

Nous nous s’intéresseront aussi à la recherche d’indice du feed-back de la compréhension en se focalisant sur les demandes de clarification et d’explicitation, l’analyse et la typologie d’échanges correctifs dans le dialogue homme/machine. Ceci est étayé par le fait  que la correction est un problème fondamental dans les applications de dialogue oral. [Levow 97] utilise la métaphore d’erreurs en spirale pour caractériser la cascade des erreurs de l’utilisateur.

Ces modèles de stratégies de dialogue permettront d’établir des règles de conception de systèmes interactifs accessibles aux personnes âgées.
4. Conclusion
L’étude à réaliser devra permettre de mieux cerner les caractéristiques inhérentes au vieillissement, dans le cadre de développement de serveurs multimodaux interactifs. Les modèles mis en œuvre, les règles à définir, etc., devront garantir à cette population une accessibilité à l’information.
Nous voyons bien dans ce projet toute l’importance de l’étude de l’interaction mis en jeu entre le système interactif et l’être humain. L’importance de la communication dans le monde moderne se vérifie de plus en plus. Les informations véhiculées prenant une place capitale dans certains domaines, un tel système permettrait de n’exclure personnes dans ce procédé d’accès à l’information.
Le maintien des personnes âgées à domicile le plus longtemps possible, dû principalement à l’allongement de l’espérance de vie, reste une des priorités actuelle de notre société. L’accès à l’information doit permettre de rompre l’isolement dont ces personnes peuvent souffrir. Un système accessible, tant au niveau physique que cognitif pourrait être une aide potentielle.
5. Bibliographie :
[Bousquet 00] Bousquet-Vernhettes C. : “ Un environnement de compréhension de la parole pour les serveurs interactifs : l'environnement cacao ”, RJC’IHM, île de Berder, 3-5 Mai 2000.
[Czaja 96] Czaja S.C.J., Sharit J., Nair S., Rubert M. : “ Understanding sources of user variability in computer‑based data entry performance ”, Behaviour & information technology, 1998, vol 17, n°5, pp 282‑293.
[Lamel 98] Lamel L., Bennacef S., Gauvain J.L., Dartigues H. et Tenem J.N. : "User Evaluation of the MASK KIOSK", ICSLP'98, Sydney, Australie, 1998, pp. 2875-2878.
[Lavelle 99] Lavelle A., De Calmes M., Pérennou G. : “ Confirmation Strategies to Improve Correction Rates in a Telephonic Inquery Dialogue System. ”, Dans  6th European Conference on Speech Communication and Technology (EUROSPEECH'99), Budapest, Hongrie. G. Olaszy, G. Németh, K. Erdohegyi, p. 1399-1402 (vol 3), 5-9 septembre 1999.
[Levow 97] Levow G.A. : “ Recognizing corrections in spoken human-computer dialogue ”, Artificial Intelligence  Laboratory, MIT, http://www.ai.mit.edu/lab/abstracts.
[Mead 99] Mead S.E., Batsakes P., Fisk A.D., Mykityshyn A. : “ Application on cognitive theory to training and design solutions for age-related computer use ”, International journal of behaviour development, 1999, 23 (3), pp. 553‑573.
[Peckman 99] Peckman J. : “ Les technologies vocales gagnent du terrain ” dans La lettre d’information d’ELRA, juillet-septembre 1999.
[Pérennou 96] Pérennou G. : “ Compréhension du dialogue oral – le rôle du lexique dans l’approche par segments conceptuels ” ,Lexique et communication parlée, GDR PRC pp. 169-178.
[Pérennou 98] Pérennou G., De Calmès M., Lavelle A., Tronel R. : “ Un système de dialogue oral spontané pour l’accès téléphonique aux informations d’horaires de train – Problème de robustesse ”, Systèmes complexes, systèmes intelligents et interfaces, 1998, pp. 211-216.
[Sadek 96] Sadek D. : “ Le dialogue homme-machine : de l’ergonomie des interfaces à l’agent intelligent dialoguant ”, dans “ Nouvelles interfaces hommes-machine ”, Lavoisier Editeur, Paris, série ARAGO, n°18, décembre 1996, pp. 277-321.
[Schneiderman 92] Schneiderman B. : “ Designing the user interface : strategies for effective human‑computer interaction ”, reading, MA : Addisson-Wesley.
[Spérandio 97] Spérandio J.C., De La Garza C., Specht M., Michel G. Uzan G. : “ Contraintes sensorielles, mnésiques et temporelles chez les personnes vieillissantes utilisatrices d’objets techniques de la vie courante ”, 1997.
[Stephanidis 98] Stephanidis C., Emiliani P.L. : “ Designing user interfaces for all ”, proceedings of the 13th annaul conference "Technology and persons with disabilities" (CSUN’98), Los Angeles (USA) 17-21 March 1998.
[Stephanidis 00] Stephanidis C., Emiliani P.L. : “ Web‑based information systems for people with disabilities : the EC AVANTI project ”, proceedings of CSUN2000, Los Angeles (USA) 20-25 March 2000.
[Truillet 99] Truillet P. :  “ Modélisation de coopérations intermodales : application à l’interaction non visuelle ”, thèse de doctorat, université Paul Sabatier, janvier 1999.
[Tullis 88] Tullis T.S. : “ Screen design ”, Handbook of human-computer interaction, 1988, pp. 377-411.
[Vanderheiden 97] Vanderheiden G.C. : “ Design for people with functional limitations resulting from disability, aging, or circumstance ”, Handbook of human factors and ergonomics, 1997, pp. 2010‑2052.