Le KSMD du Faclab

Introduction

Résumé

Dans le cadre du cours ADID I, nous avons eu la demande d'une commanditaire de concevoir un prototype phygital pour la continuité présence-distance des activités au FacLab de Genève. Des projets cours sont en études afin de développer un FacLab soeur au Brésil.

Tout d'abord il nous semble pertinent de contextualiser le FacLab. Le FacLab est un espace ouvert au public, donnant gratuitement accès à de nombreuses machines (scies, découpeuses, imprimantes 3D, machines à coudre, ...) permettant la réalisation d'objets. Le FacLab se situe au coeur de la fabrication d'objet tangibles mais également de production intangibles.

Il nous semble également important de rappeler comment fonctionne cette communauté de pratique/pairs. Au FacLab un usagers/ères peut devenir un Facilitateurs/trices et vice versa. Egalement ces derniers peuvent devenir un contributeur.trice et vice versa. Voici une carte conceptuelle présentant les différents acteurs du FacLab :

Image de la présentation sur la "Conception d'un prototype d’espace phygital pour la continuité présence-distance des activités au faclab"

Nous nous sommes questionner sur la possibilité de développer une intelligence artificiel spécifique du FacLab avec pour ambition de :

• Améliorer l'environnement informatique pour l'apprentissage humain (EIAH) déjà existant du FacLab. L'intelligence artificielle sera une plue-value pour le FacLab qui bénéficiera une intelligence collective et interactive. Par exemple, durant des réunions l'intelligence artificielle analysera des traces ouvertes et fermées afin d'acquérir d'une part du nouveau savoir sur des thèmes spécifiques, mais également la possibilité à l'humain de valider ou invalider certaines traces.
• Développer le partage et la collaboration au FacLab. L'intelligence artificielle sera dans la capacité de partager ses connaissances, elle sera source de proposition lors de projets collaboratifs et interviendra visuellement, auditivement et intellectuellement via un holofan. Par exemple, en utilisant le chat intelligent l'utilisateur pourra s'informer de ces forces et faiblesse en réunions, demander des informations complémentaires qu'il n'aurait pas eu l'idée d'utiliser sans l'intelligence artificielle, voir des résumés ou intégral de réunion, discuter avec l'intelligence artificiel de sujet diverses et variées en liens avec le domaine. Par ce chat, l'intelligence artificielle sera capable de s'adapter à l'utilisateurs et user de stratégies diverses afin d'améliorer les capacités d'apprentissage de l'utilisateur.
• Créer le lien entre les différents membre du FacLab de Genève et FacLab soeur. L'intelligence artificielle aura la possibilité d'interagir avec diverses outils (holofan, capteurs, caméra, micro, téléphone, etc.) afin de développer le lien entre les membres. Par exemple, le capteur d'occupation à pour objectif de calculer les arrivants et sortants, après analyse l'intelligence artificielle pourra actualiser sur le site Web du FacLab le taux d'occupation. Les arrivants pourront s'identifier sur le site afin d'être interpeler par d'autres qui ne sont pas sur les lieux. Cela se fera au travers de caméra flotter disposé dans le FacLab. L'intelligence artificielle indiquera : le taux d'occupation, les personnes pouvant être interpeler, le deflootage des personnes ayant accepter d'être interpeler par des pairs.

Problématique

Contexte

Le FacLab est un espace regroupant des étudiants, des chercheurs, des acteurs de la vie associative et économique et des citoyens, dans le cadre de leurs activités. Il s'agit d'un espace de création, de partage et d'apprentissage collaboratif. Son fondement est la pérennisation de la connaissance produite et accumulée sous forme de bien commun. La bienveillance, l'entraide et le droit à l'erreur font partir des valeurs fondamentaux du FacLab (Faclab | Faclab | Hub, s. d.). Cet aspect de collaboration se fait déjà très bien dans les locaux du FacLab. Avec la FacLab soeur et les collaborations à distance, la question de l'awareness apparait. Il s'agit de la compréhension des activités des autres, qui permet de donner un contexte à sa propre activité. Dans cette optique, la problématique du partage d'information digitale et physique s'impose. Comment faire pour que chaque personne du groupe ait accès à ces données "phygitales".

Objectifs

En tenant compte de ce contexte de collaboration à distance et de partage phygitale des informations, notre objectif est de créer un prototype qui permet d'optimiser le travail collaboratif au sein du FacLab. L'aspect de la collaboration est au centre de notre recherche; la continuité présence/distance et la compréhension émotionnelle des autres ont donc été creusés. La recherche tourne donc autour des technologies et des outils d'awareness.

Public cible

Le public cible de ce travail est les utilisateurs du FacLab. C'est à dire les étudiants, les chercheurs, les acteurs de la vie associative et économique et les citoyens profitant des espaces de création, de partage et d'apprentissage du FacLab. Les utilisateurs à distance du FacLab sont aussi dans le public cible, d'où l'aspect phygital du travail.

Groupe projet

Notre groupe, (Le KMSD du facblab), est composé de Mélina Doguet, Sébastien Coupez et Diego Pinedo.

Besoins

Comme relever dans la partie "objectif", le besoin découle de la collaboration à distance. En effet, afin d'optimiser le travail d'équipe à distance, le Faclab aimerait mettre au point un système permettant aux utilisateurs de pouvoir partager des outils et d'assurer l'awareness. Cela permettrait d'assurer la continuité du travail présentiel/distanciel. Le partage d'éléments phygitaux permettraient à tous de travailler depuis où ils veulent. Ils seraient capable d'échanger, de dialoguer et de cocréer sans contrainte d'espace. Le but serait même d'enlever la contrainte du temps en permettant aux gens de travailler quand ils le souhaitent et de comprendre ce qui a été fait par les autres. C'est la que la partie awareness rentre en jeu. Elle permet de donner un sens à ce qu'on fait et de comprendre ce que les autres font. C'est ce qui permet à chaque personne de l'équipe d'avoir l'impression de faire partie d'un tout avec le même objectif.

L'outil que nous proposons vient donc répondre à ces différents besoins. Nous avons travaillé sur une extension du site web basée sur la collaboration en présentiel et à distance. Cette extension serait connectée à un système d'holofan présent dans le FacLab. Concrètement notre outil à deux grandes fonctionnalités:

Le système d'holofan : pour la collaboration à distance

L'holofan est une hélice permettant de projeter un hologramme. Il s'agit de palmes lumineuses qui tournent et qui donnent l'impression que l'image est en 3d et volent devant nous. Comme dit précédemment, ce système sera relié au site web. Lors de séance, il permettra aux personnes présentes au FacLab de voir les personnes à distance qui seront projetées par l'holofan. Ainsi, elles auront l'impression que les personnes à distance seront avec eux. La personne à distance pourra travailler avec sa tablette, son ordinateur ou son mobile pour présenter des objets visibles par les autres sur l'holofan. Tout le monde verra donc la même chose, certains en 3D et les autres en 2D. La personne à distance pourra montrer, écrire, zoomer, bouger son objet, et tout sera retransmis sur l'holofan. Les personnes sur place pourront aussi interagir avec l'holofan grâce à des capteurs et auront les mêmes fonctionnalités. Des visuels sont disponibles dans la section Prototype, afin de permettre de visualiser l'outil. C'est un outil qui permettra donc de voir autant les gens que les objets, selon la situation.

L'intelligence artificielle : pour la collaboration en présentiel

En plus de que de servir d'outil de visualisation pour la collaboration à distance, les holofans seront aussi relié à une intelligence artificielle servant de maitre du savoir. En effet, le FacLab propose des outils variés est plus ou moins complexe à prendre en main. De plus, certains utilisateurs du FacLab ne disposent pas forcément de toutes les connaissances requises pour faire avancer le projet. Tout le monde pourrait donc utiliser l'intelligence artificielle en fonction de la situation. Nous voyons de grandes fonctionnalités à ce concept. La première serait pour une personne venant utiliser une machine à disposition et rencontrant des problèmes. Elle pourra s'adresser à l'IA pour que celle-ci l'aide à surmonter la difficulté. Il s'agira donc d'un espèce de tutoriel adapté en 3D sur les holofans. La deuxième serait pour un groupe ne sachant pas comment avancer dans leur projet. Il pourrait s'adresser à l'IA qui leur donneraient des pistes de réflexion.

Revues de littérature

Développer la collaboration

Nos propos sont développés suite à nos lectures des "Usages réflexifs des traces dans les environnements informatiques pour l’apprentissage humain" publié par George, S & al. (2013) mais également "From mirroring to guiding: A review of state of the art technology for supporting collaborative learning. International Journal of Artificial Intelligence in Education" publié par Soller, A. & al (2005). Nous avons trouvé cet article pertinent car il met en lien trois systèmes (miroirs, métacognitifs, coaching) support à l'apprentissage collaboratif. Ces trois systèmes font partis intégrantes de l'intelligence artificielle que nous souhaitons développer dans notre projet.

Grâce aux systèmes miroirs

Un système miroirs "affichent des indicateurs bruts à des apprenants". Le processus d'analyse se fait du côté des humains. C'est un outil qui permet de renvoyer aux utilisateurs une certaines image de leur actions durant les réunions. Ce retour pourra se faire soit durant l'activité elle même, par exemple dans notre projet il y aura une retranscription de l'activité sur l'outil holofan. Il pourra également avoir un retour d'activité différé avec la possibilité pour l'utilisateur de revenir sur l'activité passé, par exemple dans notre projet il y aura la possibilité de visualiser sur demande dans le chat intelligent l'historique plus ou moins détaillé de l'activité.

L'environnement KMSD du FacLab intègrent un outil d'awarness illustrant bien ce phénomène de mise en miroir. Cinq personnes sont autour d'une table au FacLab pour réaliser une activité, en l'occurrence pour concevoir un nouvel objet, et peuvent dans le même temps observer une représentation holographique de leurs actions. Ici, les actions sont de trois types : le taux de participation de chacun, taux de modélisation de l'objet, taux de justifications de leurs visions. La représentation holographique est mise à jour dynamiquement toutes les minutes par l'ajout de barre sur l'écran de commande de l'holofan. Ce type d'outil miroir à pour objectif de renvoyer à l'utilisateur une image de son comportement et notamment de son taux de participation général, technique et théorique afin de l'inciter à réfléchir sur celui-ci. Cela lui permettra de comprendre quel rôle il à dans ce groupe, s'il est plutôt usager/ère, facilitateur/trice ou contributeur/trice dans ce projet et pourra l'amener à changer d'attitude s'il considère qu'elle n'est pas approprié par rapport à ce qui est attendu de lui dans l'activité.

L'environnement KMSD du FacLab peut utiliser ce système miroir pour un second usage avec l'outil chat intelligent afin de rejouer l'activité à posteriori de l'activité. L'activité des utilisateurs va être tracée afin de rejouer certaines actions ou événements. Différentes fonctionnalités peuvent être proposés comme la lecture à différentes vitesse de la synthèses faite par l'intelligence artificielle, d'un passage spécifique que l'utilisateur peut vouloir revoir via des mots clés. D'autres fonctionnalités plus visuelles peuvent être rejouer via la possibilité d'inter-changer les enveloppe physique des personnes ayant contribuer à l'activité afin que l'utilisateur change son regard sur certains points de vu (conflictuel ou non) qu'il à pu avoir. "Ce type d'outil, qualifié souvent de "replayer" peut être très utile pour faire prendre du recul à un apprenant par rapport à son activité".

Cette article nous montre le potentiel éducatif des outils miroirs qui sont "souvent destinés aux chercheurs pour aider à comprendre et analyser les situations d'apprentissage instrumentée" (Dyke, 2009). Le FacLab comprend des personnes qui cherchent à concevoir des outils, ce qui entre parfaitement avec l'usage de système miroirs.

Grâce aux systèmes métacognitifs

Un système métacognitif "représentent l'état des actions et interactions via un ensemble d'indicateurs assortis d'aide à l'interprétation".

Grâce aux systèmes de coaching

Un système de coaching "offrent des conseils fondés sur une analyse automatique des indicateurs" collectés par les systèmes métacognitifs. Le processus d'analyse se fait du côté du système informatique (diagnostic et proposition).

Continuum entre ces trois systèmes

On peut comprendre que les systèmes métacognitifs se situent au milieux des systèmes miroirs et de coaching, ils permettent le partage humain-machine du processus d'analyse et d'interprétation des données traces.

Technologie utilisée

Définition d'hologramme

Un hologramme provient de l’holographie. Etymologiquement, hologramme vient du grec « holos » qui signifie « en entier » et de « graphein » qui veut dire « écrire ». Cela voudrait donc dire « écrire en entier ». On qualifie alors d’hologramme, une image en 3 dimensions qui est diffusée avec l’impression de suspendre dans les airs sans aucun support (Holovisio, 2020). L’holographie est une technique permettant d’enregistrer le volume d’un objet en 3D et le restituer dans une image. Cette technique a été rendue possible grâce au développement des lasers lors du dernier siècle (Artefacto, 2018).

Les hélices holographiques ou holofan

L’hélice holographique est une technologie en forme d’hélice qui peut avoir de 2, 4 ou 6 branches. En générale le nombre de branches augmente selon le diamètre de l’hélice. Lorsque nous mettons le système en marche, l’hélice commencera à tourner. La vitesse de rotation des rayons donne alors l’impression qu’un objet en 3D flotte dans les airs sans aucun support réellement apparent. De plus, ces appareils peuvent être connectés entre eux, agrandissant alors la zone de projection (Artefacto, 2018). La qualité de l’image rendue dépendra du processeur interne qui aura comme fonction allumer à très haute fréquence chaque LED à un moment précis du cycle. Il calcule la vitesse de rotation et la distance entre la LED et le centre de l’hélice pour diffuser parfaitement l’image. Définition d’image, fréquence d’image, processeur interne, compatibilité, vitesse de rotation … sont quelques critères obligatoires à prendre en compte lors de l’utilisation des hélices holographiques (Holovisio, 2020).

Lien nommé: Demo Hypervsn 3D modeler

Plus-value et évaluation

Plus-value

Interface holofan

• Avoir un supports d’affichage plus réel et attirant visuellement
• Capacité d’interaction plus personnel
• Facilité de projeter et moduler des objets dans une vue 3D

Limites

• La technologie qu’on compte employer ne pourra pas être déplacée dans une autre salle, car elle demande trop de coordination logistique dû à la quantité des éléments qu’elle possède.

• Il s’agit d’une salle fixe, donc les participants devront se rendre dans la salle pour utiliser l‘interface holofan et toutes les fonctionnalités que la salle propose, c’est-à-dire un groupe à la fois.

• Les participants à distance ne pourront pas avoir une image holographique mais ils auront une image 3D dans leur téléphone qu’ils pourront modifier.

• L’holofan ne permet pas d’avoir une stimulation tactile comme le capteur haptique , par exemple.

• Le nombre de personnes qui pourront travailler en salle sera de 8 personnes et plusieurs personnes à distance. Cependant, on envisage environ 13 ou 14 personnes en total (en salle et à distance)

• Pour l’instant l'interface ne sera qu’en français, mais il pourra aussi traduire des textes et des commandes qui proviennent de l’anglais par exemple.

Prototype

Espace de travail collaboratif avec une interface holographique à travers des holofans, capteur sensorielles, et imprimantes 3D

Fonctionnalités

• Système de collaboration en simultanée comme Google Docs, ainsi qu’avec l'imprimante 3D. Scan et reproduction des objets intangibles (interface holofan) et tangibles (imprimante 3D).

• Enregistrement Live des visages qui seront projetés par l’holofan. Deux modalités: Capteurs de la table et camera de telephone. Regulation socio-émotionnel des participants.

• Gestion de connaissances avec l'auto tuteur en version hologramme (humain) sur holofan mur. Un auto tuteur qui pourra participer lors de séance de travail en groupe comme aide et médiateur pour participant en salle et à distance.

• Capteur d'occupation à l'entrée de l'espace pour rendre visibilité aux personnes qui sont present dans l'espace collaboratif.

Vue générale de l'espace

Vue générale du Faclab

Communication sur la page du Faclab

Voici à quoi ressemblerez le site du Faclab une fois que l'outil y serait intégré.

Page d'accueil

Sur la page d'accueil, le logo du projet serait ajouter à la barre du menu.

page capacités

Sur la page capacité, il y'aurait des nouvelles pages d'informations qui y seraient intégrées. La première seraient pour l'utilisation de l'holofan et la deuxième serait pour l'utilisation de l'assistant IA.

visuel de la page capacité

Visuel sur l'holofan

Le mur holofan sera composé de plusieurs helices holograpiques qui seront installés dans un espace de travail collaboratif du faclab.

Mur holofan prévu dans l'espace du faclab

Visuel de l'interface holofan

Visuel de la fonctionnalité Face scan

Visuel de manipulation 3D

Visuel de l'interface humain

Références

• Faclab | Faclab | Hub. (s. d.). Consulté 2 décembre 2022, à l’adresse https://faclab.ch/faclab
• George, S., Michel, C., & Ollagnier-Beldame, M. (2013). Usages réflexifs des traces dans les environnements informatiques pour l’apprentissage humain. Intellectica. Revue de l’Association pour la Recherche Cognitive, 59(1), 205‑241. https://doi.org/10.3406/intel.2013.1091
• Artefacto. (2018, July 19). Qu’est-ce qu’un hologramme ? Consulté le 30 novembre 2022, à l'adresse https://www.artefacto-ar.com/hologramme/
• Holovisio. (2020, July 17). Qu’est-ce qu’un hologramme ? Consulté le 30 novembre 2022, à l'adresse https://www.holovisio.fr/fonctionnement-hologramme/
• Soller, A., Martinez, A., Jermann, P., & Muehlenbrock, M. (2005). From mirroring to guiding: A review of state of the art technology for supporting collaborative learning. International Journal of Artificial Intelligence in Education, 15(4), 261-290.