La réalité virtuelle au service de la formation : un outil prometteur

Au sein du Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (DIASI) du CEA/LIST, les chercheurs du Laboratoire de Simulation Interactive (LSI) développent des travaux autour de la simulation. Autrement dit, ils reproduisent des phénomènes physiques de manière interactive, l’objectif étant de permettre à un opérateur humain non seulement de visualiser ces phénomènes mais de pouvoir interagir avec eux. Aussi la simulation interactive présente-t-elle un grand intérêt dans le domaine de la réalité virtuelle. C’est ainsi que dans le cadre du projet Descartes, piloté par Thales, labellisé par le pôle de compétitivité Systematic Paris Région et financé en partie par le Fonds Unique Interministériel (FUI), un projet d’une durée de 42 mois qui vient de s’achever, les chercheurs du LSI ont développé, en collaboration avec les pompiers du centre CEA de Fontenay-aux-Roses, un outil qui permet à celui qui l’utilise d’être en immersion dans une rame de RER accidentée, et de s’y déplacer à la lueur de la lampe frontale fixée sur son casque afin d’effectuer une reconnaissance. Outil idéal pour la formation des pompiers, un système similaire pourrait à terme séduire également d’autres secteurs, et en particulier l’Education nationale.

« Imaginez que l’on simule un écoulement de fluide. On souhaitera alors pouvoir y plonger une main afin d’observer comment celle-ci perturbe cet écoulement », déclare Philippe Gravez, chercheur au sein du Laboratoire de Simulation Interactive du CEA/LIST. Eh bien, l’exercice auquel se sont livrés les chercheurs du CEA dans le cadre du projet Descartes, c’est un peu la même chose, à la seule différence que là, c’est un être humain, en l’occurrence un pompier, qui a été immergé dans un environnement virtuel, à savoir l’intérieur d’une rame de RER qui vient d’être l’objet d’un attentat. Un observateur extérieur verra ce pompier, dans une pièce, équipé de capteurs grâce auxquels le système informatique va être capable de suivre tous ses mouvements. « Ce vrai pompier et les mouvements qu’il effectue servent à animer un pompier virtuel, l’avatar du premier, qui, lui, se déplace dans un environnement virtuel en prenant en compte toutes les contraintes de ce dernier », explique le chercheur du CEA. Autrement dit, pas question pour le pompier de ne pas tenir compte des obstacles, comme la paroi de la rame du RER ou encore les sièges qui s’y trouvent. Ainsi, chaque fois qu’il se produit un contact entre le pompier virtuel et un élément de son environnement, il doit être aussitôt géré, ce qui n’est pas sans difficulté quand on sait qu’un modèle de rame de RER représente des centaines de milliers de polygones. « Il faut donc disposer d’algorithmes suffisamment rapides et d’une puissance de calcul importante pour détecter tous les contacts entre les polygones qui représentent l’humain virtuel et ceux qui représentent la rame dans laquelle il se déplace », précise-t-il.

Notre pompier réel est également équipé d’un casque de vision doté de deux petits écrans qui lui permettent de voir ce que verrait son avatar s’il était projeté dans cet environnement virtuel, les mouvements de ce casque étant traqués par rapport à la scène virtuelle. « Le casque est parfaitement adapté à la situation. En effet, il n’est pas trop lourd. Par ailleurs, les pompiers sont habitués à en porter un. Quant au champ de vision limité qu’il offre, ce n’est pas un problème puisque le pompier ne voit l’environnement que dans le faisceau de sa lampe frontale », indique Philippe Gravez. Ainsi équipé, celui-ci perçoit donc l’environnement virtuel et voit les contacts de ses mains. Grâce à cette vision 3D, il est par conséquent capable d’estimer les distances et de prévoir les contacts. Qui plus est, il ressent ces derniers, des vibreurs ayant été installés dans ses mains. Et que celui-ci vienne à ne pas tenir compte de cet avertissement sensoriel, de toute façon son avatar ne passera jamais à travers les obstacles et ne suivra pas alors tout à fait la progression du pompier.

Fruit d’un véritable partenariat entre les chercheurs du LSI et les pompiers du CEA – « dans ces domaines très appliqués, il n’y a pas de bons résultats sans partenariat fort « , tient à souligner Philippe Gravez – ce projet désormais achevé devrait connaître une suite. Aujourd’hui, les chercheurs s’orientent dans deux directions. La première a pour objectif de trouver une entreprise prête à investir dans le développement de ce produit. D’ores et déjà des discussions sont en cours avec certains partenaires. La seconde part du constat que le rendu des contacts à l’aide de vibrations n’est pas pleinement satisfaisant. D’où l’idée de faire appel à une autre technologie, la réalité augmentée qui, même si le concept sur lequel elle repose est connu depuis déjà longtemps, a enregistré quelques avancées notoires au cours de ces dernières années. « L’idée de la réalité augmentée c’est de pouvoir ajouter des objets virtuels dans un environnement réel », précise le chercheur du LSI. L’objectif de ces chercheurs serait alors d’utiliser une vraie rame de RER, voire une maquette réelle, et d’y recréer certaines conditions, par exemple une fumée virtuelle, un feu virtuel, des bruits virtuels, autrement dit combiner une situation totalement virtuelle à une rame bien réelle. « Le pompier aura alors de vrais contacts avec la rame. En revanche, si un siège brûle à l’intérieur, ce sera virtuel. Or dans ce cas, il semblerait que le potentiel pour un pompier soit beaucoup plus important », observe le chercheur du CEA qui indique que ce type d’applications fait déjà l’objet de travaux mais cette fois-ci pas pour les pompiers.

La réalité virtuelle dans l’Education nationale : bientôt une réalité ?

Car si ce type d’applications pourrait permettre aux pompiers d’appréhender des situations exceptionnelles auxquelles il leur est difficile d’être confronté hormis dans le cadre d’interventions sur le terrain, elle intéresse aussi de vastes secteurs comme l’Education nationale. Des appels d’offres sont en cours dans le cadre des Investissements d’Avenir, ceux-ci visant à développer des outils numériques pour les classes. « Les élèves pourraient alors laisser libre cours à leur imagination puisqu’ils se trouveraient plonger dans un univers virtuel », estime Philippe Gravez. Ce serait pour eux la possibilité de travailler à des échelles qui ne sont pas toutes accessibles, comme celle de l’Univers ou encore celle de l’atome et du monde quantique, mais aussi de manipuler des bâtiments complets dans le cadre de formations aux métiers de ce secteur. « Nous avons d’ores et déjà rencontré des équipes d’enseignants très enthousiastes pour développer ce genre d’outils du futur ». Les chercheurs du LSI sont allés jusqu’à proposer un projet, en collaboration avec les fameux Compagnons du Devoir, visant à développer une formation pour les tailleurs de pierre, « avec la possibilité de pouvoir tester son geste en fonction des propriétés du matériau choisi. Cette démarche présente un intérêt pédagogique considérable puisqu’elle permet un lien fort entre le cours théorique et la partie pratique ». Preuve que l’aventure ne fait que commencer tant les applications potentielles sont immenses.

(Source : Bulletins Electroniques)