La recherche en neuroergonomie et facteurs humains récompensée à l’international

Le 14 mars dernier, à Washington D.C. (USA), Frédéric Dehais responsable de l’équipe de recherche neuroergonomie et Facteurs Humains a reçu le trophée de la sécurité aérienne commerciale 2019 de la revue aéronautique Aviation Week.
La communauté aéronautique internationale reconnait la qualité, l’originalité et la pluridisciplinarité des travaux de recherche du Département Conception et Conduite des Véhicules Aéronautique et Spatiaux (DCAS).

Ce prix remis au National building Museum par la prestigieuse revue aéronautique centenaire a mis l’accent sur le rôle clé qu’a joué ce laboratoire de l’ISAE-SUPAERO dans l’accélération des progrès dans la connaissance des forces et des faiblesses du cerveau d’un pilote pour l’amélioration de la sécurité aérienne.

« La remise de ce prix est une véritable reconnaissance de nos travaux par toute une communauté. Nous sommes très heureux parce que lorsque l’on réalise des travaux dans son laboratoire, on ne pense pas au stade des applications sur le terrain. Cette distinction montre que nos travaux peuvent impacter l’aéronautique. Les neurosciences peuvent nous aider à mieux comprendre les performances des pilotes et à trouver de nouvelles solutions pour optimiser la sécurité aérienne » affirme Frédéric Dehais à son retour des Etats-Unis.

Lancés en 2004, ces travaux originaux sur le cerveau ont suscité quelques interrogations. Aviation Week est un des premiers média à s’être intéressé à l’avancée des études et des expériences développées par le laboratoire français.
Les expérimentations en neuroergonomie et facteurs humains regroupent des travaux sur l’analyse temps réel de signaux neurophysiologiques pour identifier les états cognitifs limites des équipages/opérateurs, la tunnélisation attentionnelle, la persévération, la fatigue. Cette recherche développe des méthodes de monitoring équipage temps réel et des systèmes innovants pour la conception de cockpits adaptatifs.

L’Intelligence artificielle au service de la sécurité aérienne

Le Docteur Frédéric Dehais, est titulaire, depuis 2015 de la chaire AXA « Neuroergonomie pour la sécurité des vols ». Cette chaire lui a permis d’obtenir des financements pour acquérir des équipements et de recruter des doctorants et des post-doctorants.
En 2019, l’objectif de l’équipe est de continuer à développer les recherches sur le lien entre les neurosciences, les relations homme-machine et l’intelligence artificielle.

« Nous travaillons également sur un Plan d’Études Amont Man-Machine Timing (PEA MMT) avec Thalès et Dassault. Ils veulent travailler avec nous parce que l’on peut réaliser des expérimentations en vol et parce qu’on a la force d’avoir une équipe pluridisciplinaire au sein du DCAS. Elle regroupe des spécialistes en mécanique du vol, en neuroscience, en facteurs humains, en intelligence artificielle. Nous avons des simulateurs, et la plate-forme de Lasbordes avec des avions et des pilotes compétents, » complète le professeur en neurosciences.

L’équipe facteurs humains (FH) utilise le machine learning et développe des algorithmes qui reconnaissent le stress et la fatigue, et en prédisent les effets. Les chercheurs travaillent sur des systèmes décisionnels, des co-pilotes électroniques virtuels, qui détectent les divers états du pilote et adaptent le cockpit et ses interfaces en fonction. L’objectif étant de reconfigurer l’interface pour avoir un cockpit plus intelligent. Développer des algorithmes pour aider le pilote à prendre la bonne décision. Le système devra être capable de trouver la solution la mieux adaptée en fonction de l’état de l’équipage. Par exemple, si le cockpit détecte que les alarmes auditives ne sont pas entendues, il pourra changer de modalité en envoyant un signal d’alarme visuel et en mesurer l’effet.
L’objectif est d’aller vers un cockpit plus intelligent s’adaptant au pilote. Le neuro feedback est aussi une piste de recherche. Il consiste à afficher sur le cockpit l’état de stress et d’engagement du pilote pour qu’il puisse mieux se réguler.

Du labo à l’expérimentation en vol

Les expériences en neurosciences commencent par des manipulations fondamentales en Imagerie par Résonnance Magnétique fonctionnelle (IRMf). Puis les expérimentateurs les réalisent en simulateur de vol, avant de les installer à bord de la nouvelle plate-forme de vol de l’Institut, le bimoteur Vulcanair P68. Grâce à cet avion, les résultats sont vérifiés en condition réelle d’utilisation. Les algorithmes testés en vol gagnent en crédibilité. L’équipe poursuit ses expériences en sortant des labos pour progresser en algorithmie et trouver de nouvelles technologies pour améliorer les performances des équipages et de toute la chaîne aéronautique. Grace à ces équipements et à la présence de compétences polyvalentes, les enseignants-chercheurs de l’équipe, Raphaëlle Roy, Mickaël Causse, Sébastien Scanella, Vsevolod Peysakhovich, travaillent sur la neurostimulation, la réalité virtuelle, la réalité augmentée, la flexibilité mentale, le neuro feedback, la formation des pilotes, les effets du vieillissement du cerveau. Les collaborations avec Caroline Chanel du DCAS permettent d’intégrer l’intelligence artificielle et de développer des cockpits adaptatifs.

Le P68 fait partie de la plateforme d’expérimentation Achille commune avec l’École Nationale d’Aviation Civile (ENAC) qui permet d’interconnecter tous les simulateurs en simultané.

« Nous pourrions équiper les contrôleurs aériens de l’ENAC et toute la chaine aéronautique de capteurs intelligents. Nous aurions des algorithmes intelligents prenant l’état de tout le système aérien, l’avion, les pilotes, les contrôleurs aériens et voir comment l’on peut reconfigurer tout cela, faire du partage d’autorité, pour que tout le monde travaille ensemble » se projette à court terme Frédéric Dehais.

Dans quelques mois, le département disposera d’un nouveau bâtiment adapté à ses recherches. Il répondra aux dernières réglementations et aux normes de la recherche biomédicales. Il permettra de disposer de toutes les ressources en un lieu, de faire du rayonnement international en invitant des chercheurs de renommée mondiale et de travailler sur de nouvelles expérimentations.

Et les idées ne manquent pas. Des membres de l’équipe souhaiteraient travailler sur le spatial et installer des salles de confinement, et rassembler ici des simulateurs qui existent en plusieurs endroits.