Le contrôle par la pensée, comment ça marche ?

Interface homme-machine : conrôle par la pensée Grâce à des capteurs, le cerveau peut contrôler des programmes informatiques. Ces interfaces homme-machine se développent, et leur fonctionnement révèle un énorme potentiel, mais aussi quelques limites.

Contrôler des jeux par la pensée, pouvoir se balader dans un univers virtuel rien qu'en imaginant ses déplacements, rendre nette l'image floue d'un écran rien qu'en se concentrant : ce n'est plus de la science-fiction, mais bien de la science réelle aujourd'hui. Et peut-être même que ces interfaces cerveau-ordinateur (ou BCI pour "Brain Computer Interfaces") deviendront banales demain.

Comment piloter un ordinateur par la pensée ? Pour simplifier, il faut d'abord capter l'activité cérébrale, puis la traduire en programme informatique.

Un casque bardé d'électrodes se charge de capter les signaux électriques émis dans le cerveau, comme dans le cas d'une électro-encéphalographie (ou EEG) classique. Un logiciel va ensuite traduire ces signaux en commandes informatiques. C'est précisément ce que réalise le logiciel Open Source OpenVibe, développé par une équipe au sein de l'Inria.

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Les recherches de l'Inria ont permis de créer un petit jeu vidéo de "football" dans lequel deux utilisateurs jouent l'un contre l'autre grâce à leur seule activité cérébrale... © Inria / Photo G. Maisonneuve

La précision des casques bardés d'électrodes

Ce logiciel, téléchargeable gratuitement et prêt à l'emploi, va plus précisément se charger d'acquérir le signal, mais aussi de le nettoyer et de le classer avant de le traduire. "Moins il y a aura de capteurs, moins la qualité du signal sera bonne. Car il peut y avoir du bruit qui va brouiller ce signal. D'autres signaux électriques peuvent en effet venir du visage ou de l'extérieur...", explique Anatole Lécuyer, directeur de recherche à l'Inria en charge du projet OpenVibe. Les casques dotés de peu d'électrodes seront donc moins précis et leur potentiel bridé.

Cela n'empêche pas certaines entreprises de développer actuellement de simples bandeaux, à peine plus visibles que des Google Glass, censés pouvoir permettre le contrôle par la pensée. A noter qu'il est aussi possible de capter les tensions musculaires, pour obtenir des résultats comparables.

L'apprentissage du logiciel

Dans le cadre du contrôle par la pensée, une autre limite peut apparaître lors de la phase d'apprentissage, car le logiciel nécessite un calibrage. Il s'agit d'un apprentissage comparable à celui des technologies de reconnaissance vocale, exigeant que l'utilisateur parle avant de pouvoir reconnaître et comprendre sa voix. Ici, il s'agit par exemple de commencer à faire des mouvements de la main, pour que les signaux électriques correspondants dans le cerveau puissent être enregistrés avant d'être reconnus.

Conséquence : il est ensuite possible de faire ce même mouvement de la main, ou... tout simplement de l'imaginer. "Attention, imaginer le mouvement, ce n'est pas le voir", précise bien Anatole Lécuyer. C'est d'ailleurs pour cela que certaines personnes ne pourront pas exercer ce type de contrôle par "activité imaginaire", car elles n'arriveront pas à "imaginer" correctement les mouvements.

Comme les boutons d'une manette d'un jeu vidéo 

Pour les autres, un mouvement imaginé pourra donc correspondre à une commande. Ainsi, il est possible d'associer une, deux ou trois commandes à autant de mouvements imaginaires. Comme s'il s'agissait des boutons d'une manette. La technologie d'OpenVibe a d'ailleurs démontré il y a plusieurs années qu'il était possible, dans un univers virtuel, de se déplacer dans plusieurs directions uniquement par la pensée, même si l'exercice peut être fatiguant à la longue.

L'équipe d'OpenVibe a aussi pu travailler avec l'industrie du jeu vidéo pour mettre au point plusieurs jeux, et même un serious game. Ce dernier "jeu sérieux" fonctionnait grâce à un procédé légèrement différent : plus le joueur se concentrait sur un écran flou, plus l'image de cet écran devenait nette. "Ce jeu peut donc tout à fait servir à apprendre à se concentrer et à canaliser l'attention. De quoi, par exemple aider les enfants atteints d'hyperactivité ou de troubles de l'attention", explique Anatole Lécuyer.

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Dans ce serious game basé sur OpenVibe, lorsque le joueur se concentre, l'image et les sons de la vidéo projetée au fond à droite deviennent plus nets. © OpenVibe/Inria/Clarté

Le secteur médical est d'ailleurs l'un des débouchés du projet OpenVibe, en plus de l'industrie vidéoludique. Une jeune pousse issue de l'Inria, Mensia Technologie, s'est d'ores et déjà lancée dans des applications médicales que permet la technologie d'OpenVibe. Cette dernière peut en effet être utilisée à des fins thérapeutiques mais également pour le bien-être qu'elle procure ou encore l'entrainement cérébral, pour résoudre des tensions, des troubles du sommeil, ou apprendre à se détendre...

Aujourd'hui et demain

Le code d'OpenVibe est disponible en Open Source. Difficile par conséquent d'en connaître les usages, mais il est actuellement possible de trouver sur Internet des casques d'une quinzaine de capteurs, pour moins de 200 euros. Il y a aussi déjà des jeux disponibles sur la Toile fonctionnant avec de tels casques. Par ailleurs, suivant le principe de l'Open Source, le code ouvert d'Open Vibe bénéficie de contributions externes, ce qui lui permet notamment aujourd'hui d'être enrichi des pilotes nécessaires pour les nouveaux casques arrivant sur le marché.

Et demain ? La technologie sera-t-elle un jour assez mûre pour, par exemple, remplacer la souris d'un ordinateur ? "Nous n'en sommes pas encore là, les mouvements de la souris sur l'écran ne seraient pas assez précis", tranche clairement Anatole Lécuyer, qui admet cependant que la recherche et les publications scientifiques dans ce domaine connaissent une progression exponentielle ces dernières années.

Innovation / Inria