La cognitique est une discipline d’ingénierie apportant des compétences, en vue d’une plus grande intégration entre:

  • systémes automatisés
  • facteurs humains
  • gestion du savoir

Ce domaine appartient aux sciences émergentes et convergentes autour de la cognition, de la complexité, et de l’étude des interfaces (à l’instar des bio-nano-technologies, de la robotique, et de la bio-génétique).
Techniquement son savoir est transdiciplinaire, il repose sur:

  • les sciences cognitives (Ia, psychologie, neurosciences, epistémologie, sociologie, anthropologie, linguistique)
  • l’informatiques (programmation, simulation, modèlisation, sbc, ntic, sgc)
  • les sciences de l’automatique (systèmes asservis, optimisation, traitement du signal)

La cognitique doit répondre aux besoins suivants:

  • la réalisation d’interfaces ergonomiques plus transparentes: des IHM cognitivements congruentes, pour une tache précise ou devant faire face à la variabilité interindividuelle…
  • la conception de technologies de la connaissance (recherches, expertise personalisée, visualisation de données complexes, réalité augmentée…)
  • la direction de groupe de spécialistes aux connaissances hétérogénes
  • la réalisation de synthèses informatives ou applicatives, aux frontières de nombreuses disciplines
  • la prise en compte des facteurs humains et de la gestion des connaissances afin d’optimiser les processus d’une entreprise
  • la modèlisation de la cognition en situation, pour résoudre des problèmatiques complexes d’ingénierie humaine ou industrielle

L’ingénierie cognitive

13L’ingénierie cognitive est une discipline émergeante à l’intersection de la psychologie cognitive, de l’ergonomie et de l’ingénierie. Elle est tout particulièrement née des travaux précurseurs de l’ingénieur danois Jens Rasmussen dans les années 80 (Rasmussen, 1986). L’ingénierie cognitive a comme objectif originel de concevoir des systèmes techniques adaptés à la fois aux opérateurs, à leurs modes de traitement de l’information et aux contraintes relatives aux objets sur lesquels les opérateurs doivent effectuer des transformations, ce qui est appelé domaine de travail. Deux grandes avancées ont été permises dans l’étude des instruments de travail grâce à l’ingénierie cognitive. Tout d’abord, une méthodologie d’étude d’un système de travail a été systématisée. Particulièrement, les travaux de Kim Vicente au Canada (Vicente, 1999) ont permis d’aboutir à une méthode appelée « Cognitive Work Analysis » (CWA). Cette méthode se distingue des méthodes classiques d’analyse du travail par le fait qu’elle souligne l’importance d’une description des contraintes provenant du domaine du travail pour comprendre le comportement des opérateurs ayant à effectuer des tâches. En ce sens, il s’agit d’une approche écologique des activités humaines. Les comportements humains sont considérés comme principalement forgés par les contraintes provenant du domaine sur lequel ils déploient une activité.

14Ensuite, sur la base des résultats d’une CWA, il est possible de concevoir des instruments et notamment des interfaces Homme-Machine dites « écologiques » (Ecological Interface Design – EID), c’est-à-dire affichant de manière claire les contraintes du domaine de travail auxquels les opérateurs doivent s’adapter. De nombreux travaux notamment expérimentaux montrent qu’une interface de ce type améliore la performance des opérateurs notamment en situation imprévue (Vicente, 2002). Ces derniers perçoivent distinctement les contraintes du domaine et donc s’y adaptent de manière plus efficiente que durant des interactions avec des instruments et interfaces classiques qui privilégient certaines informations parmi d’autres au gré des choix souvent intuitifs des concepteurs de système.

15Dans le cadre de notre étude de l’activité d’un barrage au sein d’un écosystème estuarien, nous avons débuté une CWA. Cette approche de gestion intégrée passe par la prise en compte des activités du barrage, instrument central dans la problématique écologique d’envasement et de conflits d’usage. Nous allons donc maintenant présenter les étapes de la CWA.

L’analyse cognitive du travail (Cognitive Work Analysis – CWA)

16Cette méthode se déroule en cinq étapes. Chaque étape correspond à un ensemble de contraintes venant définir un ensemble de degrés de libertés dont disposent les opérateurs pour effectuer leurs activités. Le premier ensemble de contraintes provient du domaine ; c’est-à-dire des objets et des propriétés par lesquels les opérateurs réalisent des transformations. Cette première étape permet de caractériser les fonctions que le système de travail (opérateurs, instruments et organisation) doit respecter pour aboutir à une activité adaptée à l’égard des objets du domaine et de leurs propriétés. L’analyse du domaine de travail se fonde sur deux techniques de modélisation du domaine : la Hiérarchie de Raffinement (HR) ou encore appelée Hiérarchie « Partie-Tout » et la Hiérarchie d’Abstraction (HA) également appelée Hiérarchie « Fins-Moyens ».

17La Hiérarchie de Raffinement décompose le système technique en sous-systèmes et composantes. La Hiérarchie d’Abstraction permet pour sa part de décrire le domaine selon différents points de vue fonctionnels. Habituellement, cinq points de vue ou « niveaux » sont utilisés pour décrire un domaine. Du point de vue le plus abstrait au plus concret, on discerne ainsi :

  • Les objectifs fonctionnels justifient la présence du domaine de travail. Qu’est-ce qui fait que le domaine existe en lui-même ?

  • Les fonctions abstraites représentent les lois et les priorités dirigeant le domaine. Ces lois et priorités confèrent une certaine régularité au comportement fonctionnel du domaine ;

  • Les processus (appelés également fonctions génériques ou généralisées) correspondent au domaine vu sous l’angle des mécanismes qui le définissent.

  • Les fonctions physiques représentent les variables impliquées dans le domaine, dans la mise en œuvre des processus ;

  • Les formes physiques constituent l’ensemble des ressources physiques du domaine ainsi que leurs caractéristiques en termes d’appartenance et de localisation spatiale.

18Des relations de types « fins-moyens » sont identifiables entre les différents niveaux d’une HA. Les niveaux les plus concrets servent de moyens pour atteindre les niveaux les plus abstraits. Une ressource physique sert à manipuler une variable (fonction physique) ; cette variable sert à activer un processus ; ce processus est impliqué dans des lois générales (fonctions abstraites) pour aboutir à un objectif général. Inversement, les niveaux les plus abstraits se spécifient par les niveaux les plus concrets. L’analyse d’un domaine se veut la plus exhaustive possible. Idéalement pour chaque sous-système ou composante identifiée dans la HR, il est possible de présenter les fonctions déployées sous la forme des niveaux de la HA. Pour aboutir concrètement à ce type d’analyse, il est nécessaire de collecter des informations sur le domaine grâce à des entretiens et réunions avec des experts et à travers l’analyse de documents décrivant le domaine (Burns et Hajdukiewicz, 2004).

19La deuxième étape de la CWA consiste à analyser les contraintes provenant de la réalisation des tâches par le système de travail. Effectuer une tâche consiste à percevoir des informations et à agir sur le domaine. L’analyse de la tâche décrit ce qui est nécessaire de recevoir comme information et les types d’actions à mener. Cette analyse permet de définir les contraintes en termes de capteurs et d’effecteurs à mettre en œuvre.

20La troisième étape de la CWA relève de l’analyse des stratégies à mettre en œuvre pour effectuer ces tâches. Autrement dit, l’analyse passe de la question «que faire ?» à la question « comment le faire ? ». Une stratégie implique la mise en œuvre de critères pour sélectionner les actions efficaces en fonction du contexte de la tâche.

21La quatrième étape de l’analyse vise à prendre en considération les contraintes socio-organisationnelles. Compte tenu des stratégies à mener, il est nécessaire d’organiser le travail entre des équipes d’opérateurs et un ensemble d’outils et de règles de fonctionnement au sein de l’organisation. Elle induit également des choix en termes d’allocation des tâches entre les opérateurs humains et les systèmes automatiques.

22Enfin, la dernière étape de l’analyse vise à étudier les compétences nécessaires de la part des opérateurs pour s’adapter aux contraintes préalablement étudiées. L’aboutissement de cette démarche permet de définir le champ des activités possibles pour un opérateur donné, une fois qu’est satisfait l’ensemble des contraintes provenant du domaine, de la tâche, des stratégies, de l’organisation sociale et des compétences requises.

Mise en œuvre de la CWA dans l’étude de l’écosystème impliquant le barrage d’Arzal.

23Notre CWA s’est actuellement focalisée sur la première étape de la méthode, c’est-à-dire l’analyse du domaine. Classiquement, les champs d’application de cette méthode d’ingénierie cognitive relèvent de situations de travail dans lesquelles le contrôle du système de travail sur le domaine est bien délimité, comme par exemple dans le contrôle d’une centrale nucléaire, d’un avion, etc. (Vicente, 2002). Cependant, si l’on veut employer cette méthodologie dans le cadre d’un domaine naturel, la situation devient plus complexe : comme nous le verrons par la suite, les limites du domaine sont floues, l’environnement naturel ne dispose que partiellement de finalité fonctionnelle et enfin, de multiples systèmes interagissent avec le domaine naturel (Burns et Hajdukiewicz, 2004).

24Notre analyse s’est effectuée sur la base de documents scientifiques relatifs à l’analyse systémique d’un estuaire, notamment le rapport (PNUE/PAM/PAP, 1999), ainsi qu’à travers des entretiens avec les gestionnaires et opérateurs du barrage. Nous nous sommes également basés sur nos connaissances du site et de son fonctionnementsédimentologique, hydrologique et morphobathymétrique (Goubert, 1997 ; Menier et al., 2001 ; Goubert et al., 2000, 2005 ; Goubert et Menier, 2005 ; Goubert, 2006).

25Une fois que l’analyse du domaine a atteint un niveau de description suffisamment stable, nous nous sommes penchés sur les informations et actions requises pour effectuer les tâches de régulation du cours d’eau au quotidien via le barrage. Cette analyse fondée notamment sur des entretiens et observations du travail des opérateurs a permis d’inférer quelques éléments constituant des contraintes dans la réalisation des tâches et la mise en œuvre de stratégies de régulation du cours d’eau.

Résultats

26La figure 2 présente de manière synthétique l’articulation entre le domaine étudié, les contraintes liées aux tâches de régulation du barrage et celles propres aux stratégies de régulation. L’analyse du domaine a nécessité de mettre en place un modèle composé de trois Hiérarchies d’Abstraction : une hiérarchie propre au système « barrage » décrivant les équipements et fonctionnalités du barrage, une hiérarchie décrivant le domaine naturel, ses composantes et ses lois et enfin, une hiérarchie d’abstraction regroupant les dispositifs et fonctions partagés par les usagers humains de l’écosystème étudié (hormis le barrage).

Figure 2. Analyse du système existant à travers une approche d’ingénierie cognitive.

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27Cette représentation tripartite du domaine est liée au fait qu’il s’agit d’un domaine composite. Burns, Bryant et Chalmers (2005) se sont confrontés les premiers à ce problème durant leur analyse du domaine de travail d’une frégate. La réalisation de tâches sur une frégate nécessite de tenir compte d’un domaine composé à la fois des propriétés propres à la frégate (ses objectifs, ses lois de fonctionnement, processus, variables et équipement), des propriétés de l’environnement naturel avec lequel elle interagit (air, terre, mer) et enfin les propriétés de systèmes avec lesquels elle entrerait en contact (navire ou avion ami ou ennemi).

28Concernant l’analyse de la tâche, la figure 2 montre que les données obtenues par les opérateurs proviennent de la structure fonctionnelle du barrage présente dans le domaine. Cela signifie que les opérateurs ayant à effectuer la tâche perçoivent l’écosystème à travers les possibilités offertes par les équipements constituant le barrage dans la limite de leur champ d’action. Cette évidence a des implications fortes lorsqu’il s’agit de comprendre le point de vue des gestionnaires et opérateurs du barrage sur le plan écologique. Enfin, les stratégies vont tenter de gérer les conflits de priorité entre les trois composantes du domaine pour une prise de décision et une planification des régulations à mener sur la rivière.

29La figure 3 représente le contenu synthétique de la HA tripartite décrivant les fonctions du domaine auquel se confronte le barrage. Nous n’avons présenté ici que les fonctions les plus représentatives de chaque niveau de la HA pour simplifier la démonstration.

Figure 3. Représentation tripartite du domaine.

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Quelques adresses:

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