Etude théorique et pratique de la production d'effets d'amorçage de la mémoire Application à l'assistance à la remémoration chez l'utilisateur d'un système informatique pour une tâche d'apprentissage Thèse de doctorat spécialité informatique Université Claude Bernard, Lyon 1 Luc Damas 15/12/2003 Direction : Alain Mille Rémy Versace

Problématique Cadre : assistance à l'utilisateur Constat : la mémoire est omniprésente. La remémoration permet la poursuite de la tâche. Idée : Assister une tâche en assistant la remémoration 1er effet bénéfique : utile à court terme 2ème effet bénéfique : renforcement à long terme Problématique : Est-il possible d’assister la remémoration d’un utilisateur ?

Plan de la présentation Idée Modélisation de la mémoire Modélisation Simulations Validation Assistance à la remémoration Expérimentation Evaluation Conclusion, perspectives

Idée 1 2 4 3 amorce remémoration Système informatique simulateur de Outil informatique utilisé Système informatique simulateur de mémoire interactions Utilisateur Alter-ego de l'tilisateur transmet 1 observe Assistant amorce 2 4 remémoration 3

Validation et évaluation Validation du simulateur de mémoire Expérimentations Simulations PUIS Évaluation de l'assistance basée sur ce principe Mise en oeuvre de l’alter-ego Expérimentation Approche incrémentale

Étape 1/2 : modélisation de la mémoire

Modélisation de la mémoire Modèle épisodique à traces multiples Conteneur d'expériences Succession de traces Processus Ecphorie synergique [Tulving, 1973] Modèle choisi : Minerva 2 [Hintzman, 1986] Choix du modèle

Minerva 2 activations sonde temps mémoire trace écho intensité

Capacités de minerva 2 Prise en compte de Catégorisation Reconnaissance Rappel indicé Plus généralement : tâches d’abstraction Reconstruction de parties de traces

Exemple : catégorisation Expérimentation Catégorisation d’items Prototype 1 : C3X1 Prototype 2 : F9G4 Tâche d’entraînement Catégorisation d’items plus ou moins prototypiques C3X2 C5X8 V3E1 F1G4 F9G8 A9B4 Feedback Tâche de test Idem Pas de feedback

Exemple : catégorisation Codage de l’item la catégorie Sonde C7R1 C2X1 Proto 1 C3X1 F9B4 Proto 2 F9G4 F1G4 C3X2 C5X8 A9B4 V3E1

Limitations de minerva 2 Limitations inhérentes au modèle Pas de prise en compte du temps Aucune influence mutuelle des traces Aucun effet d’amorçage possible Aucun effet de position possible Primauté et récence Espacement pendant l’apprentissage

Limitations de Minerva 2 Limitations de méthodologie Méthode de codage peu explicitée Que mettre dans les traces ? Peu de prise en compte des tâches mnésiques Comment construire la sonde ? Mauvaises interprétations L’intensité de l’echo renseigne peu L’évolution des activations et le contenu de l’écho sont plus précis

Extension du modèle : conservation des états Définition d’un état de mémoire Sonde + Écho + Activations Conservation à court terme de l’état de mémoire Sonde 1 Sonde 2 Sonde 3 Activation d’une trace t en mémoire : Minerva 2 temps Activation d’une trace t en mémoire : Minerva 2 étendu temps

Extension du modèle : codage Item + contexte (temporel, situationnel) Minerva 2 item catégorie Minerva 2 étendu description de l’item catégorie temporel situationnel item contexte

Extension du modèle : tâches mnésiques Apprentissage, entraînement Rappel libre vs autres tâches sonde stimuli mémoire écho

Validation Primauté, récence Catégorisation Amorçage

Primauté / récence Objectif : obtenir la courbe en U typique des effets de primauté/récence Les premiers et derniers items sont mieux rappelés que les items intermédiaires Expérimentation Apprendre une liste de 8 pseudo-mots COTI, MADU, RIVO, SOLA, BUHO, NICU, FAZI, KAXA Rappel libre

Primauté / récence Probabilité de rappel (%) Simulation Minerva 2 étendu Expérimentation 69 61 15 Minerva 2 1 COTI 2 MADU 3 RIVO 4 SOLA 5 BUHO 6 NICU 7 FAZI 8 KAXA Position sérielle

Primauté / récence : pourquoi ça marche ? Les premiers items appris sont mieux encodés Car peu « brouillés » par de nombreux items antérieurs Récence Les derniers items appris restent activés Ils sont donc immédiatement rappelés Que se passe t-il si on attend avant le rappel ?

Primauté / récence Objectif : reproduire des effets typiques de rappel libre Variations Délai inter-item lors de l’apprentissage (t) Délai post-apprentissage (T) Exemple Plus le temps de distraction T après l’apprentissage est grand, plus les effets de récence sont faibles.

Primauté / récence Simulations à l’aide de Minerva 2 étendu T=1 T=2 Performance en rappel libre (%) 100 T=1 T=2 T=4 T=6 T=10 80 Minerva 2 étendu 60 40 20 Minerva 2 Position sérielle 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Primauté / récence : conclusion Effet typique de l’influence temporelle Effet omni-présent dès qu’il y a rappel libre D’un point de vue simulation Mélange « plus ou moins pur » des traces Primauté, récence à long terme Conservation des activations Récence à court terme (Mémoire à Court Terme)

Catégorisation Objectif double Tâche de catégorisation Variations Montrer que Minerva 2 étendu fait aussi bien que Minerva 2 Montrer que Minerva 2 étendu peut faire mieux Tâche de catégorisation Variations Variations de prototypie et de ressemblance inter-items Explicitation des catégories

Catégorisation AVEC explicitation des catégories Expérimentation 7 6 75.0 65.0 12.0 2.0 AVEC explicitation des catégories Expérimentation Gain de performances en catégorisation 1a 1b 5 4 3 2 SANS explicitation des catégories dans la phase d’apprentissage 2.0 1.8 Minerva 2 étendu 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 Modèle épisodique de type Minerva 2 0.6 0.4 0.2 Expérience

Catégorisation : conclusion Comportement initial de Minerva 2 conservé Pas de modification du principe d’ecphorie Spécificité dans la tâche : explicitation de la catégorie Traits spécifiques de la trace Meilleures activations Prise en compte des spécificités des tâches dans le codage des traces

Amorçage Objectif : reproduire en simulation des effets d’amorçage obtenus en expérimentation Amorce : un stimulus qui influence le traitement de stimuli ultérieurs Expérimentation : catégorisation Etude des capacités d’amorçage d’un item en fonction de sa prototypie p : prototypique np : non prototypique dis : distracteur

Amorçage t Exemple 1 : prototypique p Exemple 2 : non prototypique np réponse du sujet = categ. 1 ou 2 amorce cible à catégoriser t Exemple 1 : prototypique p Amorce : C4X2 (catégorie 1, proto = C3X1) Cible : C4X0 Exemple 2 : non prototypique np Amorce : F9G1 (catégorie 2, proto = F9G4) Exemple 3 : distractrice dis Amorce : Z8T8 (jamais vu)

Amorçage Expérimentation et simulation de catégorisation np p dis 100% 60% Pourcentage de bonnes réponses Expérimentation Simulation

Amorçage : conclusion Obtenu grâce à la conservation des activations t amorce cible à catégoriser t Activations d’une cible amorce prototypique temps Activations d’une cible temps amorce distractive

Modélisation de la mémoire : conclusion Modèle unificateur Multiples tâches Peu de mécanismes ajoutés ou modifiés Méthodologie de simulation Simulation de la totalité d’une expérimentation Matériel puis déroulement puis interprétation Validation

Étape 2/2 : évaluation de l’assistance

Évaluation Objectif : Expérimentation Hypothèse Evaluer le principe d’assistance basé sur l’utilisation d’un alter-ego mnésique de l’utilisateur Expérimentation Mise en oeuvre en situation écologique Hypothèse Les résultats validés en expérimentation et simulation restent valables à un niveau de complexité supérieur

Scénario 1 2 4 3 amorce remémoration Système informatique simulateur Outil informatique utilisé Système informatique simulateur de mémoire interactions Utilisateur Alter-ego de l'tilisateur transmet 1 observe Assistant amorce 2 4 remémoration 3

Expérimentation Application « jouet » d'apprentissage

Expérimentation : apprentissage Etude et annotation de 10 documents Annotation par mots-clés Durées courtes Objectifs Vue synthétique Obtenir des éléments d’interaction

Expérimentation : exercice 1 rappel indicé Indice = document Documents affichés Objectif : restituer un maximum de mots-clés

Expérimentation : exercice 2 rappel libre Documents non affichés Absence d’indice Rappeler un maximum de pages Saisie de tous les mots-clés d’une page Validation

Expérimentation : Conditions expérimentales Sans aide Aide aléatoire Sur demande Aide = un mot-clé tiré au hasard Aide adaptée Aide = le mot-clé ayant fait le plus d’effet à l’alter-ego

Évaluation Pourcentages de rappel (%) Exercice 1 Rappel indicé 100% 75% Exercice 2 Rappel libre 50% 25% sujets sans aide aide aléatoire aide adaptée alter-ego

Analyse intra-individuelle Deux sujets ont repris plusieurs fois l’expérience Conditions identiques Domaines différents Ou Conditions différentes Domaines identiques  Différences inter-domaine Gain de performances pour aide adaptée MAIS différences inter-domaines  Gain de performances pour aide adaptée

Conclusion Modélisation de la mémoire d’un utilisateur Simulateur validé expérimentalement Comportement situé en contexte Limitation aux interactions Portabilité de résultats expérimentaux Possibilité d’assister la remémoration Assistance basée sur l’observation de l’utilisateur Assistance basée sur l’utilisation de l’agent alter-ego

Perspectives : Psychologie cognitive Modélisation multi-modale, collective Modules parallèles communicants Mêmes principes Traces multiples Activations Conservation de l'état de la mémoire

Perspectives : informatique Confirmer la validation Situations identiques Plus de sujets Plus de conditions expérimentales Influence du domaine Influence des temps d’apprentissage Biais de connaissances préalables Liberté de navigation Variations de l’espace documentaire

Perspectives : informatique Tâches médiées par l’outil informatique Classements / recherches Fichiers URLs E-mails Agendas Conception Jeux

Merci pour votre attention...

Effets de contexte Objectif : étudier l’influence d’un contexte visuel sur le rappel libre Contexte visuel = couleur Apprentissage : quelques mots rouges parmis des mots noirs 4 Conditions Les 4 premiers sur 16 mots sont rouges Le deuxième quart de la liste est rouge Le troisième quart de la liste est rouge Les 4 derniers sont rouges

Effets de contexte 5 4 3 2 1 6 7 8 9 10 11 16 15 12 13 14 pantalon crayon poisson meringue chateau 5 4 3 2 1 voiture éléphant 6 arbre pigeon corde 7 8 9 10 banane coiffure 11 chocolat caisse bouteille tasse 16 15 12 13 14

Effets de contexte Contexte visuel Pourcentage de rappel (%) 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 Position sérielle Position sérielle 1-4 5-8 9-12 3-16 1-4 5-8 9-12 3-16 Expérimentation Simulation

Amorçage Amorçage Expérimentation et simulation de catégorisation p np Pourcentage de bonnes réponses 100% 100% 60% 60% Expérimentation Simulation Ressemblance des amorces aux prototypes p np dis p np dis