Soutenance mémoire
Le Système Agent-Environnement
L’approche écologique réfute le dualisme Agent-Environnement et postule que l’agent ne peut être appréhendé en dehors de l’environnement dans lequel il vit. Elle envisage l’interaction d’un agent avec son environnement mais également avec les autres agents qui y vivent, ce que l’on peut résumer par le concept de « niche écologique ». Cette niche écologique peut ensuite évoluer de manière active (e.g., mouvements géologiques, alternance de périodes climatiques) et/ou être le fait des agents qui la peuplent (e.g., construction de barrages par les castors jusqu’à l’urbanisation humaine). Cette perpétuelle modification de l’environnement nécessite une évolution des agents qui doivent s’adapter à ces changements. Ainsi, les capacités de chaque espèce d’agents, de l’insecte à l’humain, doivent être vues comme le reflet d’une exigence de l’environnement. On peut donc facilement imaginer que l’environnement a guidé, façonné les systèmes perceptifs des agents qui y vivent. L’environnement est donc le monde perceptible qui nous entoure mais également celui sur lequel on peut agir. En effet, si l’environnement et l’agent sont liés par les systèmes perceptifs propres à l’agent, ils le sont également par leurs possibilités d’action puisqu’un agent aura un système neuro-musculo-squelettique propre, qui lui permettra d’agir spécifiquement sur son environnement. On parlera dès lors de système Agent-Environnement (SAE). Gibson (1959, 1979) a décrit une notion qui permet d’expliquer et de mieux comprendre ce lien indissociable entre agent et environnement : l’affordance. En accord avec la conceptualisation initiale de Gibson, Warren (1988) explique le choix d’un mode d’action par la perception d’une affordance . Sur la base d’une affordance, une fois le mode d’action choisi, l’agent devra alors contrôler son action. Ce travail de thèse porte précisément sur les mécanismes perceptivomoteurs qui sous-tendent le contrôle de l’action.
Le Cycle Perception-Action
L’approche écologique de la perception et de l’action postule que l’agent va pouvoir percevoir directement l’information et procéder au contrôle de l’action grâce à la mise en œuvre de mécanismes de contrôle simples et économiques. Cette interdépendance entre Perception et Action, représentée par une relation de causalité circulaire, place donc la Perception et l’Action au même niveau .
Lorsque le cycle Perception-Action est initié par la production d’un mouvement de l’agent (ou par la détection d’une information), cela entraîne une modification du flux optique qui contient les informations. A partir de la perception de ces informations, l’agent peut alors modifier son action (i.e., les forces produites) en conséquence et ainsi de suite.
Davis et Ayers (1972) ont montré de manière élégante l’existence de cette relation circulaire entre la perception et l’action chez plusieurs espèces d’invertébrés marins. Ils ont soumis ces invertébrés à un flux optique dirigé vers l’arrière (i.e., correspondant à un mouvement vers l’avant) et ont enregistré la locomotion produite. Ils ont montré que le flux optique déclenche non seulement la locomotion, mais également que la vitesse de celui-ci module la vitesse de locomotion produite par ces invertébrés. Pailhous, Ferrandez, Fluckiger et Baumberger (1990) se sont également intéressés à l’influence du flux optique sur la locomotion, mais cette fois-ci chez des humains. Dans cette expérience, les auteurs demandaient aux participants de maintenir une vitesse de marche constante, tandis qu’ils manipulaient la vitesse du flux optique en appliquant un mouvement à la texture du sol. Dans une condition, la texture du sol bougeait dans la même direction que celle du déplacement des participants, ce qui avait pour conséquence une vitesse optique résultante inférieure à la vitesse de déplacement physique des participants. Dans la condition inverse, la texture du sol bougeait dans la direction opposée à la direction de déplacement des participants, ce qui donnait lieu à une vitesse optique résultante supérieure à la vitesse de déplacement physique des participants. Les résultats montrent que dans la condition proposant une vitesse optique résultante inférieure à la vitesse physique produite, les participants augmentent leur vitesse de marche. Dans la condition inverse, les participants réduisent leur vitesse de marche. Ces études permettent de mettre en évidence aussi bien chez l’homme que chez l’animal, cette influence mutuelle et indissociable entre information et mouvement.
Présentation des concepts clés
Après avoir montré que l’approche écologique prône une perception directe, nous allons maintenant définir point par point les concepts clés permettant de comprendre le concept d’information dans l’approche écologique de la perception et de l’action de Gibson.
La Configuration optique
L’approche écologique de la perception et de l’action a redéfini la stimulation visuelle pour pouvoir parler par la suite de perception directe. Traditionnellement, la stimulation visuelle (i.e., la lumière) est décrite mathématiquement et physiquement comme étant un ensemble d’ondes électromagnétiques visibles par l’homme, chaque onde pouvant être définie par une longueur d’onde et une intensité par exemple. Gibson va dépasser cette description purement physique et reformuler la stimulation visuelle comme correspondant aux patrons d’énergie lumineuse qui parviennent au point d’observation après réflexion sur les diverses surfaces de l’environnement dont les propriétés réfléchissantes sont différentes. Dans l’approche écologique, la stimulation visuelle est alors considérée comme riche et les systèmes perceptifs de l’agent ont été façonnés pour répondre à cette stimulation sans aucun mécanisme cognitif intermédiaire.
Pour Gibson, les patrons d’énergie lumineuse qui parviennent au point d’observation proviennent de deux lumières différentes. Il distingue la lumière « radiale » de la lumière « ambiante ». La lumière « radiale » correspond aux rayons lumineux diffusés par une source lumineuse (e.g., le soleil) qui vont ensuite se réfléchir sur les surfaces qui composent l’environnement. Gibson définit la lumière « ambiante » comme la lumière émanant de cette réflexion des rayons lumineux sur les surfaces de l’environnement. Ainsi, ce processus de réflexion va structurer la lumière « ambiante » de telle sorte qu’à un point d’observation donné correspondra une seule configuration de patrons d’énergie lumineuse appelée « configuration optique » (Figure 4). Cette configuration optique peut être définie comme l’ensemble des angles optiques sous-tendus à un point d’observation donné par les différentes surfaces de l’environnement.
Cependant, cette structuration optique de l’environnement au point d’observation n’est pas suffisante pour informer l’agent, car pour un point d’observation donné, un même angle optique peut définir deux objets de même forme, de tailles distinctes mais situés à des distances différentes. S’appuyant toujours sur les lois de la physique et de l’optique, Gibson a résolu ce problème en ne prenant plus en compte les configurations optiques, mais les changements de ces configurations optiques au cours du temps. En suivant l’idée que l’information et le mouvement sont indissociables, Gibson défend la pensée selon laquelle nos mouvements vont créer des transformations optiques dans lesquelles sera contenue l’information. Ces changements de configurations optiques donnent lieu à un « flux optique ».
Le Flux optique
Dès lors que l’environnement ou l’agent bougent, le mouvement a pour conséquence des changements spatio-temporels de configurations optiques qui donnent lieu à un flux optique. Gibson (1950) a décrit ce flux optique par un champ vectoriel au sein duquel chaque élément optique est symbolisé par un vecteur dont l’amplitude, la direction et le sens permettent decaractériser le déplacement optique de l’élément considéré (Figure 5). Le flux créé est ainsi directement lié au déplacement produit par l’agent, spécifiant ainsi à l’agent l’état courant de sa relation avec l’environnement. On distinguera deux types de flux optique: le flux « local » et le flux « global ».
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : Cadre théorique
1. Introduction à l’approche écologique de la perception et de l’action
1.1. Les postulats fondateurs
1.1.1. La Perception directe
1.1.2. Le Système Agent-Environnement
1.1.3. Le Cycle Perception-Action
1.2. Présentation des concepts clés
1.2.1. La Configuration optique
1.2.2. Le Flux optique
1.2.3. Les Invariants
1.2.4. Les Informations
2. Présentation d’invariants utiles au contrôle des déplacements
2.1. Percevoir son déplacement
2.1.1. La direction de déplacement
2.1.2. La vitesse de déplacement
3. Le couplage Perception-Action
3.1. Les différents niveaux d’analyse
3.1.1. Couplage Information-Mouvement
3.1.2. Couplage Perception-Actuation
3.2. Expressions comportementales du couplage Information-Mouvement
3.3. Les Lois de contrôle
3.3.1. Définition, fonctionnement et caractéristiques des lois de contrôle
3.3.2. Les tâches d’interception
3.3.2.1. La loi de contrôle Vitesse Requise
3.3.2.2. La loi de contrôle ‘maintien de l’angle de relèvement constant’ (CBA)
3.3.3.2.1. Dispositif expérimental utilisé pour tester la loi de contrôle CBA
3.3.3.2.2. Présentation de l’information prise en compte et de la variable d’offset
3.3.3.2.3. Manipuler l’information en modifiant le déplacement du mobile
3.3.3.2.4. Cas particulier des trajectoires courbées
3.3.3.2.5. Différentes possibilités d’accéder à l’information
4. Problématique de la thèse
CHAPITRE 2 : L’interception et ses différentes lois de contrôle
1. Interception d’un mobile dans un environnement riche
2. Quelles informations pour réguler les déplacements ?
2.1. Le contrôle visuel de la locomotion
2.2. Complémentarité des lois de contrôle
CHAPITRE 3: Un principe de contrôle et différents agents
1. Effet de l’âge sur un principe de contrôle
2. Influence du mode d’accès proprioceptif sur un principe de contrôle
DISCUSSION GENERALE
1. Flexibilité des mécanismes perceptivo-moteurs
1.1. Complémentarité des différents modes d’accès à l’information
1.2. La complémentarité des informations
1.3. Flexibilité et lois de contrôle
2. Quelle place pour notre modèle “CBA-borné“ ?
2.1. Les limites du CBA
2.2. Le modèle « CBA-borné »
2.3. Le niveau d’analyse
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
