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IND6406 Ergonomie cognitive
Le traitement humain d’information
(basé sur le texte de C.D.mWickens)
Jean-Marc Robert
Ecole Polytechnique de Montréal
Le 16 janvier 2018
1
Ressources
Registre attentionnelles
d’information
sensorielle
Stimuli Décision et Réponses
Exécution
Perception sélection de
de réponse
réponse
Mémoire
de travail
Mémoire à
long terme
Figure 1.1 - Un modèle de traitement humain d’information
2
Tirée de : C.D. Wickens (1984). Engineering Psychology and human performance .
Caractéristiques et remarques à propos
du modèle de Wickens
• Capacité totale et limitée de ressources attentionnelles
• Allocation de ressources
• Aspects séquentiel et itératif du THI
• Registre d’information sensorielle (mémoire sensorielle)
• Impact de la MLT (mémoire à long terme) sur la perception
• Rôle de la mémoire de travail (MT)
• Relations étroites entre la MT et la MLT
• Décisions et actions s’influencent mutuellement
• Retour d’information après l’action
Remarques :
– Plusieurs modèles présentent 4 étapes de traitement:
• acquisition d’information
• analyse d’information
• sélection de la décision, et
• exécution de la réponse
3
Perception (1/2)
• Perception
– Détection: l’information parvient d’abord aux sens
– Discrimination (identification)
• La reconnaissance perceptuelle
– fait intervenir la MLT
– implique une association ou comparaison entre le stimulus présenté et
le modèle de l’objet reconnu stocké en mémoire
– Interprétation (signification donné au signal)
– fait aussi intervenir la MLT
• Rôle très important des attentes dans la perception
– La perception est grandement facilitée par les attentes au sujet
des stimuli qui sont susceptibles de nous être présentés
– La force des attentes compense pour la faible qualité des stimuli
• Compromis presque parfait entre la force des attentes et la qualité
des stimuli
4100 -
8 mots
90 --
80 --
. 4 mots
70 --
% 60 --
correct 0 mots
50 --
40 --
30 --
Figure 2.2.2
Les effets du contexte 20 –
précédent (8, 4, et 0
mots) et de la qualité
des stimuli (durée 10 --
d’exposition) sur la
reconnaissance de mots. 0 --
(Tulving, Mandler §
Baumal, 1964)
I I I I I I I I
0 20 40 60 80 100 120 140
Durée de présentation en msec (qualité du stimulus) 5L’effet du contexte sur la perception
• Les auteurs présentent aux sujets des phrases du genre:
– A Cuba le ciel et la mer sont toujours __
• Ce sont des phrases qui aident à construire des attentes fortes chez les
sujets à cause du nombre restreint de réponses possibles.
• Ils présentent un mot final très brièvement (ce qui correspond à un
stimulus dégradé)
– L’expérimentateur contrôle la durée (donc la qualité) du stimulus et la
quantité de mots présentés au préalable comme contexte.
• Résultats
– Il existe un compromis presque parfait dans l’exactitude de
reconnaissance entre la qualité du stimulus et l’importance du contexte
6Perception (2/2)
• Conséquence pour la conception:
– Toute baisse anticipée de la qualité des stimuli peut être compensée
jusqu’à un certain point par une augmentation de la force des attentes
• Problème:
– On ne connaît pas les paramètres précis du compromis pcq
• il est difficile d’évaluer le degré de dégradation du stimulus,
• les attentes sont difficiles à contrôler, à prédire pcq elles dépendent
de plusieurs facteurs qui se combinent
• Comment renforcer les attentes ?
Par ex., dans les messages verbaux:
• réduire la taille du vocabulaire possible
• augmenter les contraintes séquentielles dans les paires d’éléments
• utiliser du matériel bien appris
• accroître la formation
7Présentation intégrée des objets
• Notre système perceptif est limité dans son habileté à traiter
simultanément les informations sur différents objets ou stimuli
• En revanche, nous pouvons traiter en parallèle les différentes
dimensions d’un seul objet lorsqu’il y a des liens entre celles-ci
– Avantages du paquetage (chunking)
Par conséquent:
• Si on doit présenter plusieurs variables et si leurs valeurs doivent
être interreliées, ces variables seront interprétées plus rapidement
et efficacement si elles sont présentées selon un format intégré.
– Voir les figures de Chernoff
– Voir les rayons de différentes longueurs
• Par contre, il est recommandé d’utiliser des dispositifs séparés là où
il faut traiter plusieurs variables de façon indépendante et où celles-
ci ne doivent pas être comparées ou reliées.
8Les figures de Chernoff. Différents traits de figures générées par ordinateur
représentent différentes variables de systèmes. Voir les yeux, le nez, les sourcils, la
bouche et les oreilles.
9Présentation intégrée
des objets
Au départ, les rayons sont égaux.
On voit le nom de la variable sur
chaque rayon.
En cliquant sur le rayon, on voit le
graphique de tendances.
10Utiliser des dispositifs séparés pour
présenter des variables indépendantes les
unes des autres
Dispositifs de présentation d’infos pour la lecture de vérification
Rechercher la cohérence dans la présentation:
Position des valeurs critiques, orientation, unités de mesure, grandeur,
sens du déplacement des pointeurs, couleurs,
11Avantages du codage redondant selon
différents formats pour présenter des infos
• Avantages:
– plus rapide, plus efficacité,
– plus fiable, c.-à-d. moins d’erreurs
– les opérateurs se sentent plus en confiance
Exemples:
• On additionne 2 fois les notes des examens des étudiants
• On fait 2 tests de dépistage pour détecter une maladie majeure
• Quand on écrit un chèque, on écrit le montant en chiffres et en
lettres
• Donner une info où une partie de l’info confirme une autre partie de
l’information
– Le mardi 22 janvier 2007
• On mesure 2 fois, on coupe 1 fois (M2C)
12Redondance d’informations
Étude de Klemmer (1958)
Lumière
ou
Son (Hz) 500 700 5000
Boutons
Tâche: Appuyer sur le bon bouton le plus vite possible dès que l’on
voit la lumière, ou que l’on entend un son, ou que l’on perçoit
les deux (en simultané)
Résultats: % de bonnes réponses:
signaux visuels: 89 %
signaux auditifs: 91 %
visuels + auditifs: 95 %
13Désavantages du codage redondant
• Augmentation des informations pour l’opérateur
– Plus grande masse d’informations
• Exige plus d’espace pour les dispositifs
• Coût accru de construction et de modification
des dispositifs
14Compatibilité de deux éléments
• Notion considérée par plusieurs comme la plus importante de
l’ergonomie
– A une application très étendue en ergonomie
– A un impact majeur sur la vitesse de réponse et le taux d’erreur des
opérateurs
• Définition:
– renvoie à la relation qui existe entre un stimulus et la réponse de
l’opérateur; elle correspond aux attentes de l’opérateur
• Compatibilité avec la tâche
– Avec la structure, la logique, la terminologie, … de la tâche
– Ex.: l’ordre de saisie des données dans un fichier électronique est ou
n’est pas compatible avec l’ordre de présentation des données dans le
document papier.
• Compatibilité avec les utilisateurs
– avec la physiologie (ex., force à appliquer avec un doigt)
– avec la perception (ex., vitesse et distance de lecture)
– avec la cognition humaine (ex., code de couleurs, étiquettes)
• Types de compatibilité
– spatiale, conceptuelle, mouvement
15Plaques chauffantes
Boutons de
commandes
Mauvaise compatibilité spatiale entre les
boutons de commande et les plaques chauffantes
d’une cuisinière 16Compatibilité de mouvement et
compatibilité conceptuelle
• Compatibilité de • Compatibilité conceptuelle
mouvement
= danger, arrêt
= attention, céder
= permission, avancer
Tourner un volant dans le sens des
aiguilles d’une montre signifie tourner
à droite
17Stéréotypes
?
18Respecter la relation naturelle qui existe
entre l’objet et sa représentation graphique
. 4/4
¾
½
¼
0
Thermomètre Réservoir
Les deux représentations des objets sont placées dans le sens vertical comme
dans le monde extérieur
Idée de base : respecter le modèle mental des utilisateurs au sujet de
la forme et de l’orientation des objets 195 principes généraux pour respecter les
stéréotypes commandes - dispositifs
1. Stéréotype de l’horloge et du sens des aiguilles d’une montre
Il y a une tendance de base à tourner un bouton dans le sens ou
dans le sens contraire des aiguilles d’une horloge pour changer la
valeur d’une variable
Pour augmenter la valeur d’une variable et dans le sens contraire
des aiguilles pour la diminuer
2. Stéréotype de proximité de mouvement
Avec les boutons ronds, l’arc de l’élément qui tourne qui est le
plus près du dispositif en déplacement est associé à la direction
du déplacement sur le dispositif
3. Congruence de mouvement (= compatibilité de mouvement)
Les mouvements des boutons et des pointeurs sur les dispositifs
devraient être dans le même sens
4. Congruence de localisation (= compatibilité spatiale)
La disposition spatiale des boutons de commandes devrait
correspondre à celle des éléments qui leur sont associés.
20Stéréotypes
• Ce sont des réactions apprises correspondant aux
réponses spontanées de l’humain face à des stimuli, ou
aux actions spontanées qu’il fait pour utiliser certains
objets.
Ex. . allumer en plaçant l’interrupteur vers le haut
• augmenter le volume en tournant le bouton dans le sens des
aiguilles d’une montre
• On peut mesurer la force d’un stéréotype
• Ex. : 100% des gens augmentent le volume en tournant le
bouton dans le sens des aiguilles d’une montre
21Étude scientifique
Étapes
Coder Traitement Répondre
central
manuelle Réponses
spatial
visuelle verbal vocale
Modalités
sensorielles
auditive
spatial
Codes verbal
Figure 8.7 - La structure proposée des ressources de traitement.
Tirée de: C.D. Wickens (1984). Processing Resources in Attention.
22Dispositifs prédicteurs – Info prédictive
• Problème: les humains sont peu performants pour
prédire les états futurs d’une variable sur la base des
informations actuelles à cause de leurs limites cognitives
• Rôle de ces dispositifs: montrer des données ou
tendances sur le comportement futur d’une variable
• Avantages: libérer la mémoire de travail des opérateurs,
ce qui améliore la performance
• Comment les construire?
– Principe de l’anticipation des données
– Se baser sur des statistiques au sujet du comportement de la
variable dans le passé
– Inférer (calculer) l’état futur de la variable sur la base de calculs
• Est-ce que les prédictions sont fiables?
– Dans la plupart des systèmes, l’exactitude de la prédiction est
une fonction qui diminue avec le temps 23Cognition spatiale
Exemples d’utilisation de la cognition spatiale:
– Être le navigateur dans un rallie automobile
– Indiquer les directions à quelqu’un
– S’orienter à partir d’un plan ou d’une carte géographique
– Lire des dessins techniques
– Télécommander un véhicule terrestre
– Évaluer la vitesse d’un véhicule avant de décider de traverser la
rue (ex., les enfants d’âge scolaire)
– …
• Fortes différences individuelles
– très limitée chez plusieurs individus
• Importantes différences entre garçons et filles
24Exemples de deux différents cadres de références.
Sanders & McCormick (1993). Human factors in engineering and design, p. 153.
25Les cadres de références
• Qu’est-ce qui est la figure (mobile) vs le fond
(fixe)?
• 2 principes de conception:
– approche « extérieur vers intérieur »
– approche « intérieur vers extérieur »
• Comment choisir?
– Constance des cadres de référence
– Principe de la partie qui bouge ou
– Compatibilité avec le point de vue de l’opérateur
26.
Vers Québec Vers
Québec Montréal
(est) (ouest)
Montréal
Carte sur le bord du fleuve St-Laurent à Berthier, Québec 2728
29
Choisissez:
carte géographique ou liste de navigation?
• Carte géographique:
– représentation « extérieur vers intérieur »
– objectif, immuable
– matériel spatial
– Avantage: si on fait une erreur, on peut se rattraper
– Désavantages: charge de lire la carte et de s’orienter
• Liste de navigation:
– représentation « intérieur vers extérieur »
– référence par rapport à soi, à un contexte précis
– matériel verbal
– Avantage: concret, immédiat, facile
– Désavantage: si on fait une erreur, il est difficile de se rattraper
30Compréhension de texte
• Éviter d’utiliser des énoncés négatifs
– Raison: plus long à lire et plus difficile à comprendre
• Faire porter les énoncés sur ce qui est vrai plutôt que sur
ce qui est faux
– Dans les tâches de vérification : c’est plus facile et rapide de
vérifier ce qui est vrai que ce qui est faux; faire porter l’énoncé
sur ce qui est le pus fréquent
• Absence d’indices
– Les humains ont de la difficulté à extraire de l’info à partir de
l’absence d’indices
– Leçon: les informer de l’absence d’une information
• Éviter d’inverser de l’ordre des événements
– Présentez vos instructions dans l’ordre logique où elles sont exécutées.
• Mauvais: « Avant d’éteindre votre calculatrice, effacez la mémoire »
• Mieux : « Effacer la mémoire avant d’éteindre la calculatrice »
• …
31Paradoxe du Crétois
Un Crétois affirme que
Tous les Crétois sont des menteurs.
32Éviter les formulations tordues:
Plus on pédale moins vite,
plus on avance moins rapidement
33Je ne confirmerais pas non plus que
je ne pourrais pas l’exclure.
Franck Zampino
Lors d’un témoignage devant la commission Charbonneau
Automne 2014
Montréal
34Éviter les nombreuses négations
Exemple de question confondante dans un travail de
session portant sur l’évaluation des télécommandes de
TV:
« L’appareil ne suggère-t-il pas aucune fausse
commande? »
35Limites de la mémoire
3 types de mémoires se distinguent selon 3
paramètres:
– RIS (registre d’information sensorielle):
• Mémoire temporaire ( 0,2 – 0,5 ms)
• Capacité limitée
• Codage physique
– MCT:
• Mémoire temporaire (10-20 sec.)
• Capacité limitée (loi de Miller)
• Codage spécifique à chaque sens (ex., acoustique, visuel)
– MLT:
• Mémoire permanente
• Capacité ilimitée
• Codage sémantique
36Limites de la MCT ou de la
mémoire de travail (1/4)
• Temps et attention (temps de perte = decay time)
– Sans répétition, l’info contenue dans la MCT/MDT est
complètement oubliée en 10-20 sec. Encore plus rapidement si
on fait une tâche immédiatement après la première tâche
– Avec répétition, on peut garder l’information plus longtemps mais
cela exige des ressources mentales
• Capacité
– La MCT a une capacité limitée même avec répétition
– Loi de Miller (1956): le chiffre magique 7 plus ou moins 2.
• Valable seulement pour les éléments indépendants les uns des
autres tels que des variables non significatives (ex., bef, zop, nel,
guj, ...
37Limites de la MCT et de la
mémoire de travail (2/4)
• Regroupement (chunking)
– En conception, on a avantage à exploiter le « paquetage » des
informations pcq cela diminue la charge mentale
• Ex.: tél.: (xxx) 123-3456; NAS: ---/---/---; ONU; GRC; ….
• Le « paquetage » des infos favorise la mémoire:
– 19 éléments: UDMUQAMETSMCGILLCON
– 5 groupes: UDM UQAM ETS McGill Concordia
– 2 groupes: univ. francophones vs univ. Anglophones à Mtl
– 1 groupe: Les universités à Montréal
• Le « paquetage » de l’info s’applique partout:
– Ex.: la perception d’un jeu d’échec, d’un programme informatique, etc.
• Les sujets ont une meilleure mémoire pour un faible nombre
d’objets ayant plusieurs caractéristiques différentes que pour
plusieurs objets ayant peu d’attributs chacun
– On est meilleur pour retenir 2 avions avec 4 caractéristiques reliées
38
que 4 avions avec 2 caractéristiques chacunLimites de la MCT et de la
mémoire de travail (3/4)
• Similitude et oubli
– La similitude entre les éléments d’un groupe, ou entre ces
derniers et d’autres éléments diminue le taux de rétention des
sujets
• difficile : 352-4766 et 532-6746
– La rétention des lettres (montrées visuellement) est aussi
acoustique
• La similitude acoustique diminue la rétention
– Que faire pour maximiser la rétention?
• Porter attention
• Bien distinguer les éléments les uns des autres, ou maximiser les
différences
• Donner un code distinct et identifiable à chaque paramètre
– Altitude : en pieds
– Vitesse : en noeuds
39Limites de la MCT et de la
mémoire de travail (4/4)
• Stratégie pour accroître la mémoire
– Par le « paquetage » des informations: regrouper les
infos autour de qqch de significatif
• Ex.: 3542 vs 3 min 54,2 sec
– Purger la mémoire
• Éliminer les effets indésirables de l’interférence en purgeant
la mémoire, c.-à-d. en éliminant les infos qui ne sont plus
utiles. Apparemment, cela peut se faire par simple intructions
au sujet
– Capitaliser sur la riche mémoire des sujets pour des
images visuelles
• Associer un ensemble d’éléments à des images visuelles
– Ex.: la méthode des « loci »
40(tirée de R.W. Bailey,1996, p. 147) 41
Truc mnémotechnique (1/2)
Ordre des planètes en partant du soleil
(Salut, mon vieux, tu m’as jeté sur une nouvelle planète)
– Soleil
– Mercure
– Vénus
– Terre
– Mars
– Jupiter
– Saturne
– Uranus
– Neptune
– (Pluton: ce n’est plus une planète)
42Truc mnémotechnique (2/2) Ordre des planètes par grosseur (Je suis un neptunien terroriste vulnérable, ma mission polluer) – Jupiter – Saturne – Uranus – Neptune – Terre – Vénus – Mars – Mercure – Pluton (plus froide; ce n’est plus une planète) 43
Prise de décision
• La plupart des décisions humaines tombent
dans 3 catégories générales:
– Choix
– Décision avec incertitude
– Diagnostic
44Choisir entre plusieurs éléments (1/2)
Automobiles
Poids - Attributs A B C D
.8 prix
.6 année
.5 cylindres
.4 rouille
.2 nb de
portes
Exemple: Choix entre plusieurs automobiles selon
plusieurs critères ayant différents poids 45Choisir entre plusieurs éléments (2/2)
• Difficulté : traiter plusieurs informations en même temps
et sans aide
– Pondérer, multiplier, intégrer, changer le poids des infos et
recommencer
• Stratégie : les humains adoptent des stratégies
simplifiantes où ils laissent tomber des informations; ils
retiennent les plus importantes seulement
• Tendance des preneurs des décisions à rechercher et
essayer d’utiliser beaucoup plus d’informations que ce
qu’ils peuvent intégrer
• Solution : fournir de l’assistance
46Prise de décision avec incertitude
• La majorité des décisions que nous prenons dans notre vie se font
sur la base d’informations manquantes, incertaines, parfois
contradictoires, avec des probabilités parfois difficiles à estimer
– Ex.: à 65 ans, est-ce que une personne prend une police d’assurances vie pour
10 ans, coûtant 850 $ /année et qui rapporterait 100 000 $ à ses héritiers en cas
de décès? Quelle est la probabilité que cette personne meurt au cours des 10
prochaines années?
• On décide en fonction des symptômes observés, de l’état du monde
autour, des probabilités préalables d’occurrence d’un événement (on
est faible sur ce point), et de l’impact de traiter ou de ne pas traiter
pas de
traitement traitement
Aggravation, Ok si je traite et que
Prob. de 70% OK l’événement se produit.
poss. de bris
Effet OK si je ne traite pas et
Prob. de 30% OK
négatifs que l’événement ne se
produit pas
47Diagnostic
Réservoir
.
eau froide
50 Celsius
Réservoir
eau chaude Efficace à x %
600 Celsius
Longueur de 300 mètres (intérieur et extérieur)
eau à 300 Celsius
Valve (ouverte à x%)
brûleur Il est difficile de maintenir plus de 2 ou 3
hypothèses en même temps à cause des limites
48
de la MDT5 facteurs qui causent souvent des problèmes dans les
diagnostics humains
• Représentativité des symptômes observés
– Quel est le degré de correspondance entre les symptômes observés et
l’hypothèse?
– Les H (humains) ont tendance à focaliser seulement sur la correspondance entre
les 2 et ne tiennent pas compte des probabilités préalables
• Fiabilité de l’indice
– Les indices n’ont pas tous la même fiabilité et le même poids
– Les H tendent à traiter les indices comme ayant tous le même poids
• Saillance de l’indice
– Ex.: Information au centre du champ visuel, plus grande brillante, son plus fort
amènent les H à pondérer certains indices plus que d’autres
• Ancrage cognitif et biais de confirmation
Une fois une hypothèse posée:
– Recherche des indices qui confirment l’hypothèse.
– Les indices ambivalents sont perçus comme supportant l’hypo.
– Pas de recherche ou oubli des indices qui infirment
Bref l’humain privilégie les infos qui confirment ses croyances et il ignore ou
sous-estime celles qui les contredisent.
• Utilisation d’information négative
– Une hypothèse peut être supportée directement par la présence de symptômes
et indirectement par l’absence de certains symptômes. Les H ont de la difficulté
à utiliser cette information négative. 49Ancrage vs flexibilité mentale
le cas de la maladie de Parkinson
• Découverte en 1817 par James Parkinson
• Appelée la paralysie agitante
• Comportements et attitudes:
– Une attitude intransigeante
– On reste attaché à une idée initiale; on refuse de tenir
compte des informations qui nous parviennent
– Rend le sujet inflexible quand vient le temps de
résoudre des problèmes; il y a perte de flexibilité
mentale
50Solutions pour avoir de
meilleurs diagnostics
Puisque les H ne sont pas forts en diagnostic à cause de
leurs limites cognitives et de leurs biais:
• Utiliser un système d’aide à la décision
• Débiaiser l’humain
– Par la formation et le rendre conscient des biais
possibles
• Formation poussée à la prise de décision
51Références
• Bailey, R.W. (1996). Human perfomance engineering.
3ème édition. Prentice Hall, Upper Saddle River, N.J.
• Wickens, C.D. (1987). Information processing, decision-
making, and cognition (chap. 2.2), dans Salvendy, G.
(Ed.). Handbook of human factors. Wiley, New York, pp.
72-107.
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