Mesurer là où les pilotes regardent

Quiconque s'est déjà assis dans un cockpit le sait : piloter un avion est mentalement exigeant. En effet, les pilotes et les copilotes doivent traiter une énorme quantité d'informations visuelles, acoustiques et spatiales. Il est exigeant de surveiller en permanence les nombreux instruments du cockpit. Lors d'une man?uvre, il s'agit d'observer rapidement les bons affichages, souvent dans un ordre précis.

Les femmes pilotes intériorisent déjà ce "scanning" des systèmes de vol lors de leur formation. Mais même pour les instructeurs expérimentés, il est difficile de juger si un élève-pilote regarde les bons instruments au moment décisif. Dans le cadre d'une coopération avec la compagnie aérienne Swiss, des chercheurs dirigés par le professeur Martin Raubal de l'ETH ont appliqué pour la première fois des technologies d'eye-tracking afin de comprendre comment les pilotes surveillent les automatismes d'un avion de ligne moderne.

Voir ce que voit le pilote

L'eye tracking permet d'enregistrer avec précision les mouvements oculaires d'une personne au moyen d'appareils de mesure du regard basés sur une caméra. "Comme les mouvements oculaires d'une personne permettent de tirer des conclusions sur ses processus de pensée, Swiss nous a approchés avec l'idée de rendre l'eye-tracking utilisable pour la formation des pilotes", explique Martin Raubal, professeur de géo-ingénierie à l'ETH Zurich.

L'idée s'est transformée en une coopération économique de plusieurs années. Outre l'ETH Zurich, la Nasa, Lufthansa Aviation Training et l'Université de l'Oregon y ont participé. L'objectif commun était d'améliorer l'entra?nement dans le simulateur de vol et d'augmenter ainsi la sécurité dans le cockpit. L'équipe de Raubal a développé un logiciel appelé "iAssyst", qui aide les instructeurs de vol à former les futurs pilotes. Les chercheurs ont récemment publié un article à ce sujet dans la revue spécialisée page externeErgonomics.

Décharge pour les instructeurs

"iAssyst" est l'abréviation de "Instructor Assistant System". Le programme associe des enregistrements vidéo, audio et de simulateur et représente en même temps le schéma visuel des pilotes. Afin de ne pas perturber ces derniers, un système d'eye-tracking composé de caméras fixes et de capteurs infrarouges a été spécialement installé dans le cockpit d'un simulateur de vol A320. "La mise en place du système et le calibrage pour chaque élève-pilote sont certes plus compliqués qu'avec des lunettes eye-tracking, mais nous avons ainsi obtenu de meilleurs résultats", explique David Rudi, qui a réalisé cette application pendant son doctorat au Geogaze-Lab de la chaire de géo-ingénierie.

Les chercheurs de l'ETH ont con?u leur logiciel en échangeant étroitement avec des experts en aviation des partenaires du projet et l'ont ensuite évalué avec l'aide de sept instructeurs Swiss en activité. Pendant un vol d'entra?nement, l'instructeur est assis à l'arrière du cockpit. Il y fait fonctionner le simulateur, agit comme contr?leur aérien et observe en même temps le pilote de près. "Il en résulte que les instructeurs manquent parfois des informations pertinentes ou les évaluent mal, alors qu'elles sont importantes pour l'évaluation de l'entra?nement avec le pilote", explique Rudi.

Les retours de l'étude ont montré que les instructeurs pouvaient effectivement analyser plus précisément le comportement de vol des pilotes avec iAssyst. "L'outil nous aide à identifier les faiblesses dans le balayage systématique et à localiser les lacunes de perception dans certaines phases de vol", confirme Benedikt Wagner. Le pilote de Swiss est lui-même instructeur et a supervisé le projet d'eye-tracking du c?té de Swiss. Gr?ce au logiciel, les instructeurs pourraient mieux évaluer les causes d'éventuelles erreurs de pilotage et adapter l'entra?nement de manière ciblée.

Focalisé sur les objectifs individuels

C'est le C'est la première fois qu'un projet de recherche analyse les interactions visuelles des pilotes dans un simulateur de vol. Dans le cadre de la coopération, il était important pour l'équipe de Raubal de générer un bénéfice scientifique autonome, car pour l'ETH, une formation optimisée des pilotes en soi n'était pas un objectif suffisant. "C'est pourquoi nous avons mis l'accent sur le développement du logiciel", résume Rudi.

Quant à Swiss, le projet visait en premier lieu le scanning dans le cockpit. Gr?ce au système d'eye-tracking, ils ont pu l'étudier séparément en collaboration avec des psychologues aéronautiques de la Nasa et de l'Université de l'Oregon. Les résultats ont débouché sur une nouvelle directive pour la surveillance visuelle des automatismes de vol. Lufthansa Aviation Training a mis à la disposition du consortium son savoir-faire technique et l'infrastructure du simulateur. Enfin, l'office fédéral de l'aviation civile (OFAC) a pris en charge environ 40% des co?ts du projet.

Un outil - de nombreuses possibilités

Pour Raubal et Rudi, l'application la plus évidente d'iAssyst est l'entretien d'évaluation après un vol d'entra?nement en simulateur. ? long terme, le programme pourrait également être utilisé dans de vrais cockpits. Mais d'ici là, le chemin est encore long.

L'aviation n'est toutefois pas le seul domaine de recherche dans lequel l'eye tracking peut contribuer à améliorer l'interaction entre l'utilisateur et le système technique. Selon Raubal et Rudi, une application de leur logiciel est par exemple également envisageable dans la formation médicale, où les médecins s'entra?nent à des interventions chirurgicales sur des corps artificiels à l'aide de simulateurs.