Stage de R&D : Stratégies de partage de tâches Humain-IA intégrant les facteurs humains, appliquées à des cas d’usage de supervision

Contexte du stage

Au sein de l’Institut de Recherche Technologique SystemX, situé au cœur du campus scientifique d’excellence mondiale de Paris-Saclay, vous prendrez une part active au développement d’un centre de recherche technologique de niveau international dans le domaine de l’ingénierie numérique des systèmes. Adossé aux meilleurs organismes de recherche français du domaine et constitué par des équipes mixtes d’industriels et d’académiques, ce centre a pour mission de générer de nouvelles connaissances et solutions technologiques en s’appuyant sur les percées de l’ingénierie numérique et de diffuser ses compétences dans tous les secteurs économiques.

Vous serez encadré par un ingénieur-chercheur SystemX du domaine Interaction, Usage et Connaissances.

Vous travaillerez au sein du projet collaboratif SystemX “Collaboration Humain Machine (CHM)” dont les partenaires industriels actuellement identifiés sont RTE et SNCF. Le projet CHM a pour objectif d’étudier et d’évaluer la collaboration humain/IA pour assister les opérateurs de systèmes complexes. Ce projet permet de croiser des expertises multisectorielles et de mutualiser les efforts de R&D des partenaires sur la thématique de la Collaboration Humain Machine. Il s’intéresse plus particulièrement à des systèmes intégrant des solutions basées sur l’IA Hybride avec des interactions multimodales et bidirectionnelles. 

Vous aurez l’opportunité d’interagir avec des personnes aux profils variés : ergonomes, référents IHM, ingénieurs systèmes, cogniticiens, ainsi que des experts métiers

Présentation du sujet

Avec l’émergence des technologies à base IA, les systèmes peuvent accomplir une partie ou la totalité des tâches de l’humain dans différents secteurs d’activité (pilotage, conduite de véhicule, chirurgie, fabrication manufacturière, etc.). Dans les activités de supervision, les opérateurs sont confrontés à prendre des décisions importantes en un temps limité toute en prenant en compte des contextes variés. A titre d’illustration, les opérateurs de supervision des réseaux électriques ont pour mission, entre autres, de gérer et de prévoir des surcharges d’un réseau électrique tout en optimisant le réseau. Un opérateur de supervision de réseau ferroviaire doit par exemple gérer un malaise voyageur, tout en régulant le trafic des trains impactés, en recalculant de nouveaux plans de transport. Pour aider ces opérateurs dans leurs prises de décision, les partenaires du projet CHM commencent à réfléchir aux solutions de collaboration entre un système à base d’IA et un opérateur, pour développer une intelligence « augmentée » combinant les capacités des 2. Se posent alors les questions des tâches qui pourraient être réalisées par ce type de système à la place de l’opérateur ? comment ? à quel moment ?       

Dans ce contexte, l’objectif de ce stage est d’étudier les stratégies de partage/délégation de tâches entre un Humain et une IA, en prenant en compte les facteurs humains, pour proposer une démarche applicable à des cas d’usage industriels de supervision.

Missions :

• Analyser les cas d’usage de supervision (environnement, tâches opérateurs…), pour construire un cas d’usage générique qui puisse s’appliquer à différents secteurs industriels
• Réaliser l’état de l’art sur les stratégies de partage des tâches Humain/IA et les critères de choix correspondants, au regard de leur dépendance avec les facteurs humains (autonomie, degré de reconnaissance, démotivation, déresponsabilisation, compétences, …).
• En faire une synthèse pour positionner les problématiques des cas d’usage de supervision, qui soient en cohérence avec ceux du projet CHM.
• Proposer et prototyper des stratégies de partage de tâches en analysant leur corrélation avec les facteurs humains, en s’appuyant sur le cas d’usage de supervision développé.
• Mettre en place une démarche d’évaluation de ces stratégies sur le cas d’usage développé.
• Présenter un état d’avancement régulier à l’équipe projet.

Références bibliographiques sur le sujet :

• Amokrane-Ferka, K., Marot, A., Meddeb, M., Dussartre, M., Crochepierre, L., Rozier, A., … & Achour, W. (2024). Framework for Human and AI-assistant bidirectional interaction applied to industrial system operations.
• https://hal.science/hal-04739457v1/file/Framework%20for%20Human%20and%20AI-assistant%20bidirectional_preprint.pdf
• Caldwell, S., Sweetser, P., O’Donnell, N., Knight, M. J., Aitchison, M., Gedeon, T., … & Conroy, D. (2022). An Agile New Research Framework for Hybrid Human-AI Teaming: Trust, Transparency, and Transferability. ACM Transactions on Interactive Intelligent Systems (TiiS), 12(3), 1-36.
• Flathmann, C., Schelble, B., Tubre, B., McNeese, N., & Rodeghero, P. (2020, November). Invoking principles of groupware to develop and evaluate present and future human-agent teams. In Proceedings of the 8th International Conference on Human-Agent Interaction (pp. 15-24).
• Madni, A. M., & Madni, C. C. (2018). Architectural framework for exploring adaptive human-machine teaming options in simulated dynamic environments. Systems, 6(4), 44.
• Miller, Christopher A.; Parasuraman, Raja (2007). Designing for Flexible Interaction Between Humans and Automation: Delegation Interfaces for Supervisory Control. Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society, 49(1), 57–75.
• Marot, A., Rozier, A., Dussartre, M., Crochepierre, L., & Donnot, B. (2022, June). Towards an AI assistant for human grid operators. In Hybrid Human Artificial Intelligence (HHAI).https://hal.science/hal-03123117/
• Rousseau, T., Amokrane-ferka, K., Meddeb, M., Renoir, N., Brunat, M., Fort, M., … & Berthou, H. (2024, April). Cooperation between a human traffic manager and an AI assistant for an improved railway infrastructure resilience. In Transport Research Arena (TRA2024). https://hal.science/hal-04547672/document

Le stage peut être suivi d’une proposition de thèse (septembre 2025).

Profil et compétences

De formation : BAC +5 / école d’ingénieur ou Master, dans les domaines de l’ingénierie, de l’informatique, la cognitique ou des sciences cognitives.

Compétences souhaitées :

• Interaction Homme-Machine : Analyse des besoins utilisateurs, maquettage, évaluation
• Intégration Homme/Système : Conception et usage des technologies, facteurs humains
• Gestion des connaissances : représentation, modélisation et transfert des connaissances
• Un intérêt pour l’intelligence Artificielle serait appréciable
• Des connaissances en systèmes collaboratifs Humains-Autonomie (HAT) seraient un plus.

Aptitudes personnelles :

• Curiosité intellectuelle
• Autonomie
• Capacité d’analyse et de synthèse, de rédaction
• Travail en équipe
• Intérêt pour la recherche
• Bon niveau de communication écrite en anglais souhaité

Merci d’indiquer la référence du stage dans l’objet de votre mail de candidature, d’y joindre CV, lettre de motivation, lettre(s) de recommandation et relevés de notes.