Conduire semble tellement aller de soi que beaucoup ne se rendent même plus compte de l’énorme quantité d’informations que le conducteur doit traiter au volant. L’écran affiche des données telles que la vitesse, le régime moteur et le niveau de carburant, le GPS indique l’itinéraire, tandis qu’il faut prêter attention aux feux tricolores, aux panneaux de signalisation et aux autres usagers de la route. À cela s’ajoutent éventuellement la conversation avec le passager ou les informations diffusées à la radio. La situation peut devenir dangereuse lorsque le conducteur atteint les limites de sa capacité cognitive et doit alors prendre la bonne décision en un clin d’œil dans une situation de circulation critique. Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer pour les circuits intégrés IIS à Erlangen travaillent sur un système qui aide les personnes à accomplir des tâches complexes dans différentes applications ou situations, tout en tenant compte de leurs limites cognitives.
Reconnaître la fatigue cognitive au volant
Dans cette optique, des chercheurs de l’Institut Fraunhofer pour les circuits intégrés (IIS) travaillent concrètement à la mise au point d’un système d’assistance intelligent. Pour ce faire, ils associent un réseau de capteurs mobiles à des algorithmes basés sur l’intelligence artificielle. Le système détecte les limites de résistance individuelles à partir de différents signaux biologiques, tels que le pouls, la fréquence respiratoire et les mouvements. À l’avenir, lorsque les personnes atteindront leur limite de résistance personnelle, cette technologie pourra leur apporter une aide. Les véhicules pourraient alors prendre automatiquement en charge certaines tâches. De plus, le système pourrait recommander de faire une pause à la prochaine aire de repos.
Réseau de capteurs mobiles pour les signaux biologiques
Le réseau de capteurs maphera constitue un élément essentiel du projet de recherche. Il permet la mesure mobile de différents signaux biologiques en dehors du laboratoire. Le système est de conception modulaire. Selon l’application, différents capteurs peuvent être combinés entre eux.
Cette technologie peut par exemple être intégrée dans des textiles. Elle peut également être utilisée dans des bracelets et ce que l’on appelle des « smart patches ». Les « smart patches » sont de petits capteurs destinés à être posés sur la peau. Ils peuvent enregistrer et transmettre des signaux biologiques en continu. La transmission des données s’effectue via Bluetooth Low Energy. Le système est ainsi également adapté aux applications mobiles.
Les différents microcontrôleurs constituent un défi particulier. Ces composants fonctionnent en partie à des fréquences d’horloge différentes. Lors de mesures de courte durée, cet écart n’a pratiquement aucune incidence. Sur plusieurs heures, cependant, des décalages temporels considérables peuvent apparaître. De ce fait, les signaux biologiques ne peuvent plus être attribués avec précision à un moment donné. Cela peut considérablement compliquer l’analyse ultérieure. Les chercheurs de Fraunhofer ont donc pris en compte ces dérives temporelles. Leur système synchronise les données des capteurs avec une tolérance de seulement 30 microsecondes. Le nom du projet, « maphera », fait également référence à cette transmission simultanée.
Mesurer la charge cognitive liée aux jeux vidéo
Un autre axe de recherche porte sur le lien entre les signaux biologiques et la charge cognitive. Pour cela, les participants effectuent différentes tâches. Les tests se déroulent dans une cabine d’exposition spéciale. Celle-ci permet de contrôler dans une large mesure les influences extérieures, telles que le bruit, les courants d’air et les variations de température. Les chercheurs peuvent ainsi maintenir la situation expérimentale aussi constante que possible. Les tâches deviennent progressivement plus difficiles. Des jeux vidéo sont également utilisés.
Prenons l’exemple d’un restaurant de sushis virtuel. Les participants prennent les commandes et préparent des plats de sushis. Au fur et à mesure que la partie avance, le nombre de commandes augmente. Parallèlement, les plats deviennent de plus en plus complexes. Pendant ce temps, des capteurs enregistrent divers signaux biologiques du corps. Les chercheurs combinent ensuite ces données avec ce qu’on appelle un test « n‑back ».
Ce test psychologique standard évalue notamment l’attention et la mémoire. De plus, les chercheurs mènent des entretiens individuels avec les participants. Toutes ces informations sont ensuite intégrées dans une analyse commune. Pour ce faire, les chercheurs utilisent des algorithmes d’IA qu’ils ont eux-mêmes développés.
Il en résulte un profil individuel de la charge cognitive. Ce profil vise à refléter de la manière la plus fiable possible les limites de charge individuelles.
L’IA identifie les limites de résistance de chacun
La combinaison des capteurs et de l’intelligence artificielle ouvre de nouvelles perspectives. En effet, elle permet de mesurer le niveau de stress de manière continue et personnalisée. Le système ne se contente pas d’examiner des valeurs de mesure isolées ; il analyse plutôt différents signaux biologiques de manière conjointe. Cela permet de détecter des schémas typiques lorsque le niveau de stress augmente. L’IA tient également compte des différences individuelles entre les personnes.
C’est précisément cette personnalisation qui revêt une importance particulière pour les applications pratiques. En effet, les individus réagissent différemment face à des tâches et des situations de stress identiques. Cette méthode pourrait donc aller au-delà des systèmes de surveillance classiques. Elle pourrait permettre à l’avenir d’apporter un soutien adapté à chaque situation.
Systèmes de surveillance du conducteur pour les véhicules neufs
Les véhicules modernes constituent un domaine d’application important. Dans ce contexte, des capteurs et des caméras pourraient surveiller le conducteur en permanence. Si la charge cognitive atteint un seuil critique, le véhicule pourrait réagir. Certaines fonctions pourraient par exemple être prises en charge automatiquement. Une recommandation de faire une pause serait également envisageable. Le système pourrait ainsi renforcer la sécurité lors de longs trajets. Les constructeurs automobiles s’intéressent déjà de près aux systèmes de surveillance du conducteur. Ces systèmes ont pour but de détecter si le conducteur reste attentif.
Dans le cadre du règlement général de l’UE sur la sécurité, de nouvelles exigences s’appliquent à cet égard. Les systèmes de surveillance du conducteur basés sur des caméras deviennent ainsi de plus en plus pertinents pour les véhicules neufs. Cela concerne également les véhicules dotés de fonctions de conduite automatisées. En effet, dans ce cas également, le conducteur doit pouvoir intervenir si nécessaire.
Réduire de manière ciblée la charge cognitive liée à la conduite automobile
Les futurs systèmes embarqués pourraient donc non seulement détecter les distractions, mais aussi prendre en compte la charge cognitive individuelle. Le véhicule pourrait adapter ses fonctions en conséquence. Cela permettrait éventuellement de réduire de manière ciblée la complexité d’une situation de conduite. Il en résulte une nouvelle approche pour les systèmes d’aide à la conduite intelligents. La technologie réagit non seulement au véhicule, mais aussi à l’être humain.
