Motivation et objectif global
De nombreux ensembles de données et phénomènes du monde réel peuvent être difficiles à comprendre pour les non-experts. Par conséquent, il y a souvent une distance entre les connaissances utiles et le public, qui peut avoir des difficultés à faire des déductions correctes et potentiellement à agir en conséquence. L’objectif global de Bivwac est de combler ce fossé en étudiant de nouveaux outils et méthodes qui aideront les praticiens à mieux expliquer les données et les phénomènes dans divers domaines. Notre principale motivation est de contribuer à la diffusion des connaissances dans nos sociétés, ce qui peut conduire à des décisions et des actions mieux informées.
La difficulté d’accès aux connaissances s’explique probablement par le fait que, dans de nombreux cas, les données et les phénomènes sous-jacents peuvent être très abstraits ou complexes. Par exemple, dans le domaine des questions environnementales, il existe beaucoup de données scientifiques et de modèles prédictifs, mais le grand public se fait encore beaucoup d’idées fausses, et il est difficile pour les gens de faire le lien entre ces informations et leurs expériences quotidiennes (Millot et al. 2018). C’est également le cas pour la santé mentale, où, par exemple, il peut être difficile de développer une bonne compréhension des troubles sans expérimenter ce que les patients vivent au quotidien (Violeau et al. 2020). Par conséquent, de nombreuses idées fausses, peurs et stigmates tendent à exclure une partie de la population mondiale. En ce qui concerne l’enseignement général, de nombreux sujets complexes, tels que les disciplines scientifiques émergentes (par exemple, la physique quantique), sont raisonnablement bien compris par les experts, mais restent hors de portée de la plupart des élèves. Là encore, cela est dû en grande partie à la nature abstraite et complexe des phénomènes sous-jacents, qui les rend difficilement accessibles avec les outils actuels. Par conséquent, de nombreux élèves s’abstiennent d’apprendre ces sujets, malgré la nécessité d’éduquer les nouvelles générations d’élèves à ces questions stratégiques (Bouchée et al. 2021.
Dans tous les exemples abordés ci-dessus, les données et les connaissances existent, mais sont sous-utilisées et généralement inaccessibles au grand public. L’équipe de Bivwac étudie comment rendre les données et les phénomènes complexes plus accessibles, plus compréhensibles et plus percutants en se concentrant sur la conception, la mise en œuvre et l’évaluation d’expériences de visualisation immersive. Ces expériences de visualisation n’ont pas fait l’objet de recherches suffisantes. Le contenu de ces expériences de visualisation sera éclairé par des experts de différents domaines, avec lesquels nous collaborerons pour identifier les principaux domaines dans lesquels elles peuvent bénéficier à leurs domaines et à la société en général. En identifiant les facteurs qui déterminent le succès des expériences de visualisation immersive (comme le niveau d’immersion ou le degré d’interaction sociale), et en créant de nouveaux outils qui aident à transférer et à promouvoir des connaissances utiles, nous espérons contribuer à faire évoluer le monde vers un avenir plus durable et collectivement souhaitable, conformément aux Objectifs de développement durable des Nations Unies.
Qu’entendons-nous par Expériences de visualisation immersive ?
Par expérience de visualisation immersive, nous entendons toute expérience médiatisée ou activée par ordinateur dans laquelle les gens peuvent acquérir de nouvelles informations tout en se sentant immergés dans celles-ci. Cela contraste avec les situations courantes dans lesquelles un utilisateur apprend de nouvelles informations tout en se sentant en quelque sorte détaché de celles-ci, comme c’est le cas pour les expériences de visualisation immersive. Cela contraste avec les situations courantes dans lesquelles un utilisateur apprend de nouvelles informations tout en se sentant en quelque sorte détaché d’elles, comme cela peut être le cas avec des affichages d’informations ordinaires (par exemple, regarder des chiffres ou des graphiques statistiques sur l’écran d’un ordinateur). Notre hypothèse de travail est que dans de nombreux cas, l’immersion est associée à une acquisition plus facile ou plus complète des informations. Nous allons maintenant préciser ce que nous entendons par les trois mots expérience de visualisation immersive, en commençant par le dernier .
Expérience. Avec le mot expérience, nous voulons souligner que le processus d’exploration de l’information et d’apprentissage est une activité humaine et, en tant que telle, implique une composante expérientielle. Ainsi, l’expérience subjective sera au cœur de notre recherche. En nous inspirant de la littérature en psychologie, nous explorerons comment nous pouvons nous appuyer sur les aspects cognitifs, affectifs et conatifs de l’expérience (voir, par exemple, Hilgard, 1980). Au-delà de la simple présentation de données brutes, nous étudierons comment les expériences subjectives peuvent aider les gens à acquérir une connaissance plus complète de mécanismes, de données et de faits complexes. Par exemple, un cours sur les principes fondamentaux de la physique serait incomplet s’il ne permettait pas aux élèves de faire l’expérience directe des forces physiques. Autre exemple, des informations sur une crise humanitaire en cours pourraient être transmises en montrant des données sur le nombre et les caractéristiques démographiques des victimes, ou en montrant des vidéos qui illustrent la souffrance de certaines victimes. On peut affirmer que l’une ou l’autre option fournirait des informations limitées, alors qu’une combinaison des deux pourrait donner une image beaucoup plus complète (Dragicevic, 2022b. Ainsi, bien que nous nous concentrions sur la communication de données, de faits et de preuves, nous pensons qu’il est souvent possible de transmettre des connaissances plus complètes en explorant plus largement la façon dont nous pouvons susciter des expériences holistiques qui ont une valeur éducative. Bien sûr, même lors de la présentation de faits bruts, la subjectivité humaine ne peut être évitée, car toute façon de présenter des informations affectera la façon dont elles sont interprétées et créera une expérience qui peut impliquer des émotions. Même les implications des données (par exemple, apprendre le nombre de victimes d’un grand tremblement de terre ou d’un attentat terroriste) peuvent susciter des émotions. Il est donc important d’étudier et de comprendre scientifiquement les aspects subjectifs et affectifs de la communication d’informations, même lorsque l’objectif est de communiquer des faits et des données de la manière la plus neutre possible.
Par visualisation, nous entendons, entre autres, les visualisations de données (telles qu’elles sont étudiées dans les domaines de la visualisation d’information, de la visualisation scientifique et de l’analyse visuelle), mais aussi toute représentation visuelle d’informations, qu’elles soient quantitatives ou non quantitatives. Parmi les exemples de représentations visuelles d’informations non quantitatives, on peut citer les diagrammes utilisés pour expliquer des concepts scientifiques (par exemple, les diagrammes de Feynman), ainsi que les photographies et les vidéos destinées à expliquer des phénomènes physiques (par exemple, des photos d’eau colorée pour expliquer la mécanique des fluides). Par rapport au texte et à la parole, les images permettent aux gens de contourner les ressources cognitives coûteuses nécessaires à la transcription syntaxique et sémantique ; ils peuvent ainsi libérer leurs ressources cognitives pour s’engager pleinement dans la compréhension, l’élaboration et la création d’associations et de configurations visuelles. Les récits sont néanmoins puissants, c’est pourquoi nous étendrons nos recherches aux récits visuels et aux approches narratives (par exemple, les tutoriels vidéo ou les documentaires), et étudierons les façons dont ils peuvent être combinés avec des approches factuelles telles que la visualisation de données (Segel, 2010). Enfin, nous pouvons même envisager des représentations non visuelles de l’information (par exemple, haptiques ou auditives) (Prouzeau et al, 2019). Pour résumer, nous nous intéressons de manière générale à la façon dont la technologie informatique peut être utilisée pour rendre l’information plus directement accessible aux sens humains, d’une manière qui n’a pas encore été explorée ou testée scientifiquement. Bien que l’utilisation de représentations visuelles pour transmettre des informations soit loin d’être une idée nouvelle, une série de technologies émergentes sont apparues dont les possibilités commencent seulement à être comprises .
Immersive. Nous utilisons le mot immersif de façon très libérale. À un niveau général, l’immersion peut se référer soit à l’immersion perceptive (par exemple, être visuellement immergé dans un documentaire à 360°), soit à l’immersion cognitive (par exemple, lire un roman palpitant). Nous nous intéresserons à ces deux types d’immersion, et surtout aux façons dont les deux peuvent être combinées, car l’immersion perceptive (Marriott et al, 2018) et cognitive (Isenberg et al, 2018) peut faciliter la compréhension des informations. En termes d’immersion, nous serons à nouveau inclusifs dans nos explorations et considérerons diverses modalités d’entrée et de sortie, notamment :
- la réalité virtuelle (RV). La RV est la forme d’immersion la plus évidente, et aussi celle qui a été la plus explorée dans les recherches précédentes. Cependant, un nouveau courant de recherche appelé analytique immersive a récemment émergé, dont l’objectif est d’étudier comment la RV peut être utilisée pour aider les gens à explorer des jeux de données complexes d’une manière plus engageante que les visualisations régulières (Marriott et al, 2018). Nous avons participé à cette recherche (Ens et al, 2021), et nous pourrions poursuivre cette ligne de recherche, par exemple en étudiant comment l’analytique immersive peut être complétée par une composante expérientielle, un aspect qui a été largement négligé jusqu’à présent dans ce courant de recherche. Les orientations possibles comprennent la conception d’expériences axées sur les données (Casamayou, 2022, et en utilisant la RV pour promouvoir l’empathie et la prise de perspective comme cela a été fait dans des travaux antérieurs (Milk, 2015), mais combinés avec des données et des faits (Dragicevic, 2022a).
- Réalité augmentée (RA). La RA a reçu comparativement moins d’attention que la RV, mais la recherche s’y intéresse de plus en plus depuis peu. Par rapport aux écrans de RV, les écrans de RA permettent de relier directement les données au milieu physique environnant, ce qui donne souvent une expérience perceptive et des possibilités d’action plus riches que les configurations de RV pure. Ainsi, situer ou intégrer des informations virtuelles dans notre environnement physique (Willett et al., 2016) nous permet de faire l’expérience d’une immersion physique. Dans nos travaux antérieurs, nous avons déjà exploré comment les avatars en RA peuvent être utilisés pour mieux percevoir le monde qui nous entoure (Genay. et al. 2022). À l’avenir, nous prévoyons d’étudier comment la RA peut être utilisée pour mieux comprendre les données et les phénomènes ancrés dans le monde réel. C’est par exemple la motivation du projet Be-aware concernant les questions environnementales où nous testons de premières expériences immersives (Assor et al. 2022)
- Interfaces utilisateur tangibles (TUI). Les interfaces utilisateur tangibles ont une longue histoire de recherche, avec des études suggérant que les objets tangibles peuvent faciliter l’apprentissage (O’Malley, 2004 ; Shaer, 2010). Les TUI s’intègrent dans notre vision globale des visualisations immersives pour deux raisons : 1) ils sont généralement plus attrayants que les écrans d’ordinateur ordinaires et favorisent donc l’immersion cognitive ; 2) ils sont souvent plus profondément ancrés dans le monde physique et, comme nous l’avons déjà évoqué, le monde physique est intrinsèquement immersif. Dans Potioc, nous avons largement exploré comment combiner les TUI avec la réalité augmentée spatiale (c’est-à-dire la RA basée sur la projection vidéo) à des fins éducatives, voir par exemple Teegi (Frey et al., 2014). Dans nos travaux futurs, nous pousserons plus loin de telles approches qui restent sous-explorées pour transmettre des connaissances complexes .
- Visualisations physiques. L’étude des visualisations physiques (également appelées physicalisations de données) est relativement nouvelle, et jusqu’à présent, les travaux ont suggéré qu’elles peuvent favoriser l’engagement et la compréhension (Jansen et al., 2015). Des membres de Bivwac ont été moteurs dans ce courant de recherche, et nous continuerons à l’étudier. Par exemple, nous nous sommes récemment intéressés à la manière d’utiliser les physicalisations de données participatives pour aider une petite communauté à s’informer et à échanger sur l’impact climatique de ses choix alimentaires (Sauvé, 2023). À l’avenir, nous continuerons d’explorer la façon dont les représentations physiques de l’information peuvent véhiculer des données et des phénomènes.
Toutes ces technologies d’interface utilisateur (RV, RA, TUI, visualisations physiques) présentent différents compromis qui les rendent appropriées dans certains contextes et moins dans d’autres. Par exemple, la RV isole les personnes de l’environnement physique alors que la RA ne le fait pas. Les affichages physiques et tangibles sont persistants alors que les affichages numériques le sont rarement. L’existence de ces compromis est la raison pour laquelle nous devons étudier différents types de technologies et examiner les façons dont elles diffèrent les unes des autres.
Pour toutes ces modalités d’entrée et de sortie, nous étudierons des expériences hautement interactives. Notre objectif est d’encourager les utilisateurs à explorer activement les informations, par exemple en s’appuyant sur les principes de l’explication explorable pour examiner minutieusement les informations en modifiant interactivement les hypothèses (Victor, 2011, Dragicevic et al, 2019. Nous mettrons également l’accent sur les expériences collaboratives, qui permettent dans la plupart des cas d’obtenir de meilleurs résultats par rapport à l’apprentissage individuel (Dillenbourg et al., 2009). Différents projets de l’équipe ont déjà commencé à explorer les tâches collaboratives (par exemple Furio et al. 2017, Giraudeau et al., 2019). Avec le projet ANR ICARE, et le réseau PEPR eNSEMBLE, nous explorons la conception de techniques pour améliorer la collaboration entre les apprenants lors de l’utilisation d’une technologie immersive.
Principaux domaines d’application
Bivwac s’intéresse aux domaines d’application où il existe des données et des connaissances difficiles à comprendre par des non-experts, et où une meilleure éducation est susceptible d’apporter des conséquences sociétales positives, telles qu’identifiées par les Nations unies comme Objectifs de développement durable (ODD). Cela inclut les familles de domaines d’application suivantes :
Environnement (SDG #13 #14 #15)
Nous avons identifié les questions environnementales comme un domaine clé que nous voulons étudier, car une action mondiale rapide est nécessaire et toute approche susceptible d’atténuer la crise mérite d’être explorée. Nous étudions donc comment les expériences de visualisation immersive peuvent être utilisées pour aider les praticiens à mieux informer les citoyens, les politiciens et les décideurs pour la promotion de décisions et d’actions pro-environnementales telles que définies par les experts en sciences de l’environnement (par exemple, GIEC) et les agences gouvernementales telles que l’ADEME. Nous examinons les données et les phénomènes à différents niveaux. Il peut s’agir d’un niveau microscopique où nous nous concentrons sur des problèmes spécifiques (par exemple, comprendre l’importance relative de l’empreinte carbone pour différents repas), ou d’un niveau plus macroscopique où nous essayons de transmettre une image plus globale des connaissances disponibles (par exemple, mieux comprendre les causes et les conséquences du réchauffement climatique, les différents leviers de changement, et les diverses implications des politiques). Nous avons déjà commencé à explorer cette direction de recherche avec des collègues du CIRED, le centre international de recherche sur l’écologie et le développement (voir le projet Be-aware).
Éducation (ODD n°4)
Au-delà de l’éducation aux questions environnementales, nous nous intéressons à l’éducation en général, en particulier lorsque les connaissances sont difficiles à transmettre avec des méthodes et des interfaces utilisateur standard. À titre d’exemple, des membres de l’équipe ont travaillé sur l’enseignement de l’optique ondulatoire pendant plusieurs années, et nous avons construit un nouvel outil interactif qui dépasse les limites des approches pédagogiques actuelles (voir Furio et al., 2017, et la page web d’HOBIThttps://bivwac.fr/fr/recherche/hobit/). Dans Bivwac, nous poursuivons et étendons ce travail dans divers domaines, notamment la physique quantique et l’apprentissage collaboratif.
Bien-être (ODD n°3)
Nous nous intéresserons également à la manière de promouvoir le bien-être en général. Ce domaine est vaste et sera décliné en plusieurs directions de recherche. À titre d’exemple, nous avons commencé à explorer comment les visualisations immersives de RA peuvent aider les gens à mieux comprendre ce qu’est la schizophrénie, dans le but final de réduire la stigmatisation . D’autres directions de recherche concernent les visualisations humanitaires où nous voulons étudier comment les expériences de visualisation immersive peuvent être utilisées pour aider à réduire la souffrance dans le monde (Dragicevic, 2022a).
Nous avons choisi de nous concentrer sur les domaines qui, selon nous, sont les plus susceptibles de contribuer à la construction d’un monde durable et collectivement désirable, tel que défini par les ODD de l’ONU, car ce sont ceux qui ont le plus de sens et qui nous inspirent le plus. Cette orientation est reflétée par notre choix de mots dans l’acronyme Bivwac (Bien-être, Conscience, Compréhension). Il donne une couleur spécifique et contribue à rendre notre équipe-projet unique. Pour les domaines d’application que nous visons, le défi est d’engager les gens dans un processus d’apprentissage, de promouvoir une compréhension globale de phénomènes mal compris, d’encourager les discussions et les réflexions entre citoyens ou, potentiellement, de favoriser un réel changement dans les comportements des gens. Cela diffère de ce qui est généralement étudié dans des contextes plus traditionnels où la productivité est souvent un objectif (optimiser le temps de réalisation, minimiser le taux d’erreur), ce qui n’est pas le cas dans notre démarche. Par conséquent, notre travail au sein de Bivwac explore de nouvelles conceptions et de nouvelles méthodologies d’évaluation qui se démarquent des principales recherches qui sont menées dans la plupart des autres groupes de recherche (en particulier en France).