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LAURA (L) : Au C2N, on imagine souvent des chercheurs en blouse blanche, des microscopes ultra-performants et des technologies de pointe. Mais pour faire avancer la science, il ne suffit pas d’inventer. Il faut aussi apprendre, transmettre et former les chercheurs de demain. C’est précisément le sujet de notre invité.

Aujourd’hui, nous recevons Mathilde Payet, doctorante au C2N, qui travaille sur les sciences cognitives appliquées à la formation et développe des outils immersifs pour apprendre des gestes techniques dans un environnement aussi exigeant qu’une salle blanche. Bonjour Mathilde.

MATHILDE (M) : Bonjour.

SARA (S) : Bonjour Mathilde, bienvenue sur PodTaf. Alors, est-ce qu’on peut décomposer un peu tout ce que Laura vient de dire ? Donc toi, concrètement, qu’est-ce que tu fais ?

Alors moi, ici au C2N, je suis une doctorante en sciences cognitives qui sera appliquée à la formation en salle blanche. J’emprunte une démarche qui est de l’ergonomie cognitive. La philosophie, en tout cas, de l’ergonomie traditionnelle, c’était que l’être humain fait des erreurs en entreprise et que du coup, il faut faire en sorte qu’il en fasse moins. Aujourd’hui, avec l’ergonomie cognitive, on est conscient que l’être humain a des limites au niveau attentionnel, au niveau de la mémoire et qu’il faut adapter son environnement à ses limites pour éviter les erreurs. Donc là, c’est plus on pointe du doigt plus les erreurs qui sont liées à l’environnement plus qu’à l’humain. Donc dans cette philosophie-là, en ergonomie cognitive, moi, je fais une recherche centrée utilisateur pour concevoir un outil en réalité virtuelle pour aider à former les étudiants en salle blanche sur les machines, par exemple.

L : On ne peut pas modifier les machines qui sont dans cette salle blanche. Donc il faut adapter le moyen d’apprendre sur ces machines. C’est ça que tu essayes de faire ?

M : Exactement. Aujourd’hui, il y a déjà des étudiants qui font des TP dans la salle blanche, mais pour plein de raisons, notamment budgétaires, c’est difficile d’entretenir une salle blanche. Plus on fait rentrer des individus et plus on va devoir rétablir les conditions d’hygiène très élevées qu’il y a en salle blanche. Donc finalement, les étudiants qui vont en salle blanche, c’est des petits groupes. Ils ne peuvent pas faire des erreurs sur les machines, ils sont très surveillés. Il y a beaucoup d’informations qu’ils retiennent, qu’ils doivent retenir, du moins, en très peu de temps. Donc là, l’idée, c’est de développer une simulation de la salle blanche dans laquelle ils vont pouvoir faire des erreurs, manipuler les équipements et poser leurs questions afin d’optimiser le réel TP qui sera en salle blanche après.

Et bien sûr, ça ne remplacera jamais la réelle pratique en salle blanche. C’est ce que j’essaie aussi de faire attention avec ce type d’outil et que ça ne va pas le substituer, ça va le complémenter.

C’est pour ça que l’idée, c’est de faire passer la réalité virtuelle, avant le réel TP en salle blanche pour que une fois que ces étudiants viennent en salle blanche, ils puissent mieux mémoriser, ils ont une meilleure attention, mais aussi qu’ils soient plus engagés dans ce qu’ils voient dans la salle blanche.

Et ensuite, bien sûr, la réalité virtuelle ne suffit pas à développer leur expertise. Mais c’est juste qu’ils aient d’abord les bons réflexes, ils savent déjà les choses sur lesquelles il faut faire attention et comprendre la physique des machines derrière. Parce qu’on ne peut pas décomposer les équipements à chaque fois pour expliquer ce qui se passe.

S : Et du coup, l’objectif est double. L’un, c’est l’apprentissage et le deux, c’est de réduire les risques liés à la salle blanche en termes économiques par exemple, parce que ça coûte cher de faire venir des gens.

M : Effectivement, il y a cette question budgétaire, mais l’autre problème est de faire rentrer justement les étudiants en salle blanche, ça peut être dangereux pour eux directement. Car il peut y avoir des accidents avec des machines, des accidents chimiques ou quelque chose comme ça. De ce fait, les étudiants sont obligés d’être surveillés en permanence. Donc l’idée, c’est aussi de les protéger tout en les formant, qu’ils n’aient pas peur de l’environnement.

S : Est-ce que tu peux expliquer ce qu’est la salle blanche ? Parce que nous, on est rentrés ce matin, donc on a une très bonne idée, mais c’est quoi une salle blanche ?

M : La salle blanche est un environnement avec un niveau d’hygiène très exigeant qui est maintenu sous pression, dans lequel, la première source de contamination des échantillons, c’est l’être humain. Donc c’est pour ça qu’on passe par un sas, on met des combinaisons, pour garder nos propres poussières. Pourquoi ? Parce que les manipulations qui se font en salle blanche, c’est à l’échelle nanométrique, donc voire micrométrique. Donc par rapport à l’épaisseur d’un cheveu, c’est vraiment plus petit. L’épaisseur d’un cheveu suffit à justement contaminer les échantillons qu’on crée.

Donc en salle blanche, ils fabriquent des microcomposants qu’on peut retrouver dans vos téléphones, dans les ordinateurs, des transistors. Voilà les activités qu’ils y font. Mais ils y font notamment au C2N, surtout de la recherche. De la recherche sur les différents matériaux pour justement optimiser ces dispositifs.

Quand j’ai fait l’étude de terrain, j’ai vu plusieurs objectifs qui étaient dégagés. Nous, on a choisi de se concentrer sur réaliser un TP en réalité virtuelle pour optimiser le réel TP en salle blanche. Mais en réalité, il y avait d’autres objectifs qui étaient mentionnés. Et l’idée, c’est que l’outil, une fois délivré, puisse évoluer en fonction de ces besoins-là. Il y avait, par exemple, celui de former les nouveaux employés qui vont arriver au C2N. Ils ont déjà des e-learning de sécurité, par exemple, qui existent déjà, mais qui ne sont pas directement en salle blanche. Donc, il y en a beaucoup qui m’ont exprimé le besoin de pouvoir s’entraîner sur les outils, les équipements, précisément, de cette salle blanche-là, pour ensuite pouvoir gagner en autonomie sur les machines dans la salle blanche.

Un autre objectif était la médiatisation, pour que, justement, des néo-bachelors puissent comprendre qu’il existe des métiers dans la fabrication avancée, notamment. Donc l’idée était de les sensibiliser à ça. Là, potentiellement, ils pourraient utiliser ces casques chez eux tel un module d’apprentissage.

S : Alors comment t’y prends-tu pour créer un jeu sérieux en réalité virtuelle ?

M : Je parlais tout à l’heure de l’ergonomie cognitive. En fait, j’emprunte l’une de leurs approches qui est une approche centrée utilisateur. On en entend souvent parler dans les jeux vidéo pour développer un nouveau jeu vidéo. Ici, je l’applique justement pour concevoir cet outil en réalité virtuelle. Alors, cette démarche est itérative et a plusieurs étapes. D’abord, une étude de terrain. Donc pour l’étude de terrain, il y a plusieurs méthodes. Il y a l’observation directement en salle blanche, ce que moi, j’ai pu faire, des sondages, des entretiens. J’ai pu aussi étudier précisément les machines, comment elles fonctionnaient, pour essayer de préciser quel est le réel besoin en termes d’apprentissage. Parce qu’il y a beaucoup de types d’informations, théoriques, techniques, pratiques aussi. Ensuite, j’ai synthétisé ces besoins pour aller dans la prochaine étape qui est l’étape d’idéation. Cette étape a pour objectif de créer justement des propositions pour répondre aux besoins qui ont été analysés. Quand je parle de propositions, c’est l’architecture de l’outil, le design de chacune des machines, par exemple. J’ai pu faire des séances d’idéation. C’était des petits ateliers de deux heures que je faisais avec des étudiants et des usagers quotidiens de la salle blanche, dans lesquels ils m’ont proposé énormément de solutions de design.

Ensuite, je passe à une phase de génération, c’est la création des prototypes, donc de la réalité virtuelle, souvent sur le logiciel Unity. C’est sur ça qu’on va le développer, nous. Je ne suis pas experte en développement, donc l’idée pour cette thèse, c’est de recruter un prestataire externe qui ait l’habitude de cette démarche centrée utilisateur. Et on va rentrer dans une démarche de coproduction ensemble.

L : Tu veux dire qu’ils vont faire le codage pour rendre visuellement lisibles toutes tes idées.

M : Exactement.

S : Et sur la partie cognitive alors, ce qui t’intéresse, c’est comment ces étudiants apprennent ou n’apprennent pas. Comment abordes-tu cet aspect-là ?

M : Alors effectivement, là, je vous ai parlé du premier objectif de ma thèse qui était de concevoir cet outil en empruntant cette démarche centrée utilisateur. Mais mon deuxième objectif, ça sera de tester si effectivement cet outil a des bénéfices sur les mécanismes d’apprentissage en salle blanche.

Donc pour ça, je pose une question de recherche qui est propre aux sciences cognitives sur les mécanismes d’apprentissage. Précisément, je vais étudier un phénomène qui s’appelle l’effet d’interférence contextuelle. [IC : est un phénomène d’apprentissage moteur où la pratique variée ou aléatoire de plusieurs tâches réduit la performance immédiate, mais améliore durablement la rétention et le transfert des compétences]

Grosso modo, ça veut dire l’effet de l’organisation de la pratique d’apprentissage. Imaginez que vous avez trois tâches à apprendre : une tâche A, une tâche B, une tâche C. Vous pouvez apprendre de différentes manières, soit d’un format que je vais appeler « bloqué », c’est-à-dire vous allez faire trois fois la tâche A, ensuite trois fois la tâche B, ensuite trois fois la tâche C. Ou sinon, vous pouvez l’apprendre dans un ordre aléatoire, c’est-à-dire vous faites une fois la tâche A, B, C, puis C, B, A, dans un ordre complètement aléatoire.

Quand on compare les performances entre ces deux groupes, lors d’une phase d’acquisition, c’est-à-dire quand ils apprennent ces trois tâches, qu’ils viennent tout juste de les découvrir et qu’ils s’entraînent dessus, on va voir que le groupe bloqué a de meilleures performances que le groupe aléatoire. Quand je parle de performance, je parle de temps de réalisation des tâches et du nombre d’erreurs. On verra que le groupe bloqué apprendra plus vite. Il fera moins d’erreurs et sera plus rapide pour réaliser les tâches.

Si on compare ensuite leurs performances dans une autre session qui s’appelle la session de restitution, c’est-à-dire 48 heures après, où on leur demande de refaire les tâches qu’ils ont apprises, les tâches A, B, C, dans l’ordre qu’ils veulent, là, on va voir que la tendance est inversée, c’est-à-dire que c’est le groupe aléatoire qui a de meilleures performances que le groupe bloqué. C’est-à-dire qu’ils font moins d’erreurs et qu’ils prennent moins de temps à réaliser les tâches. 

Dans une dernière session, une session que j’appelle de transfert, on va leur demander de réaliser des tâches qui ne sont pas exactement les mêmes, qui sont similaires, mais avec un petit paramètre qui change. On va voir s’ils sont capables de généraliser ce qu’ils ont appris lors de la phase d’acquisition à un autre contexte. C’est ça la phase de transfert. Et dans cette phase-là, on va voir que le groupe aléatoire a de meilleures performances que le groupe bloqué.

Alors, la littérature en psychologie cognitive, sur ce phénomène d’apprentissage a mis en évidence expérimentalement plusieurs explications de cette différence entre les deux groupes bloqué et aléatoire.

L’une des explications la plus consensuelle, mais bien sûr, elles ne sont pas exclusives, c’est la théorie de l’élaboration. Ce que veut dire cette théorie, c’est que lors de la phase d’acquisition, le groupe bloqué, puisqu’ils apprennent les tâches de manière massée, va faire un traitement vraiment sur le contenu des tâches, centré sur le contenu des tâches.

Tandis que le groupe aléatoire, pendant la phase d’acquisition, va faire un traitement à la fois sur le contenu des tâches, mais aussi entre les tâches. C’est-à-dire qu’ils vont traiter les tâches, l’une relative par rapport à l’autre. Ils vont voir les différences et les similitudes entre les tâches.

Donc, ils font un traitement plus profond, finalement, des tâches que le groupe bloqué. Ça va expliquer les différences lors de la phase de restitution. Ça veut dire que le groupe aléatoire va garder plus longtemps en mémoire les trois tâches A, B et C, parce qu’ils ont fait un traitement plus profond que le groupe bloqué.

L : Est-ce qu’on est tous égaux pour notre mémoire ou notre façon d’apprendre ?

M : Alors, on peut tous avoir des prédispositions différentes selon notre niveau d’expertise.

L : Tes groupes révèlent quand même quelque chose d’un peu étonnant. C’est que quand ils étaient organisés, ils retiennent bien au début, mais pas forcément sur le long terme. Ils n’arrivent pas à transférer leurs connaissances alors que ton deuxième groupe, c’était un petit peu plus bordélique sur le démarrage, donc ils n’arrivent pas à reconstituer sur le démarrage, mais ensuite, ils sont meilleurs. Donc c’est quand même assez étonnant. Cette façon d’apprendre, ça nous change un peu notre vision aussi à nous dans notre quotidien.

S : Toi, ton rôle est assez unique. J’ai l’impression qu’au sein du laboratoire, tu as presque une casquette, que peu de personnes portent. Concrètement, toi, quand tu arrives au laboratoire le matin, qu’est-ce que tu fais ? Tu vas où ? Quelles sont tes tâches ?

M : Alors, elles sont vraiment diverses. Parce que cette thèse, on comprend bien qu’elle est pluridisciplinaire. Je collabore à la fois avec des chercheurs en nanosciences qui vont m’expliquer les principes de fabrication. Et d’un autre côté, je ramène mes connaissances sur les mécanismes d’apprentissage et en sciences cognitives. 

D’ailleurs, cette thèse est codirigée par un directeur en nanosciences et un directeur qui est sur la psychologie différentielle.

S : Tu fais venir des gens dans ta salle d’expérimentation, tu leur poses des questions ?

M : Les deux, exactement. En fait, je vais devant un ordinateur justement pour analyser les séances d’idéation. Et ensuite, je fais des slides que je vais ensuite communiquer au prestataire.

Et d’un autre côté, je recrute des participants qui sont des usagers habituels de la salle blanche ou des doctorants. Je les fais venir en salle blanche pour faire quelques tâches sur certains équipements. Je recueille leurs données et ensuite, je vais les analyser devant un ordinateur, encore une fois.

L : C’est un petit peu novateur ce que tu fais ici ? Parce qu’ici, c’est plutôt des sciences dures et toi, tu arrives avec quelque chose que personne n’avait jamais fait ici, en fait.

M : Je crois.

L : Et est-ce que ça serait envisageable, qu’une fois terminé, délivré et qu’il fonctionne, ton projet, tu puisses le transférer à n’importe quelle entreprise, à condition à chaque fois de refaire le brief de départ ? Donc ce n’est plus une salle blanche, c’est un autre domaine, mais ça serait envisageable de le transférer ?

M : Ce ne sera pas un outil commercial. Ça sera vraiment un outil, qui appartiendra à l’éducation. Il appartiendra au C2N, précisément. 

S : Et alors, comment es-tu tombée sur ce sujet de recherche ? J’imagine que tu ne t’es pas réveillée un matin en disant : « Oh tiens, je vais faire un jeu sérieux de réalité virtuelle, sur une salle blanche au C2N. »

L : Il faut revenir vraiment en arrière. Je pense, avant même tes études supérieures, comment décides-tu de devenir scientifique ?

M : Ouais. Alors moi, à l’origine, je viens d’un bac scientifique et ce qui m’intéressait, c’était l’être humain. Mais qu’importe les dimensions sur l’être humain, c’est-à-dire que ça soit au niveau comportemental, psychologique, anatomique. Donc j’ai fait une PACES, c’est une première année commune aux études de santé pour faire médecine. À l’origine, je voulais être chirurgienne.

Spoiler, ça a échoué. Je ne suis pas passée, je n’ai pas été prise au concours de médecine. Mais, c’était surtout l’anatomie, qui m’intéressait énormément. Du coup, je me suis dit : « Bon, si ce ne sera pas dans la médecine, un autre versant, ça serait la psychologie. »

Donc j’ai fait une licence et un master de psychologie. Le master s’appelle psychologie cognitive fondamentale et appliquée. Comme le nom l’indique, il nous prépare à faire des expériences comportementales sur l’humain, pour de la fondamentale en académie.

L : Tu étais dans quelle école pour la licence et le master ?

M : J’étais à Paris Cité. J’étais à l’Institut de psychologie qui est à Boulogne-Billancourt. En sortant de ce master-là, je voulais faire une thèse. Je savais que je voulais faire une thèse, mais je ne me retrouvais absolument pas dans les propositions de thèse. Souvent, comment ça se passe ? Il y a des chercheurs qui ont [une proposition de] thèse, déjà, un plan de thèse à réaliser et qui demandent à des doctorants [de postuler pour étudier] ces questions-là.

Sauf que ces questions-là ne m’intéressaient pas tellement. Donc, je me suis mis en tête de construire ma propre question de recherche sur une question qui m’intéressait vraiment et du coup chercher les financements qui vont avec. Pendant cette année d’élaboration d’un sujet de thèse, je me suis inscrite à une UE [Unité d’Enseignement] plutôt à un DIU [Diplôme Inter-Universitaire] pardon, qui est à l’ENS de Paris Saclay. C’était une année thématique qui s’appelait « Année de recherche en recherche et création [ARRC]». Donc, ça me parlait parce que je savais que c’était une promotion un peu chimérique. On retrouvait des artistes, des arts de la scène, des musiciens, comme on pouvait trouver des scientifiques dans tous les domaines, en physique, en mathématiques.

Chaque année, les promotions étaient très différentes. Et l’idée de cette UE, c’est de faire énormément de workshops, pour nourrir un peu notre réflexion sur comment fusionner les sciences et les arts. Donc lors de ce DIU, j’ai fait un stage, ce stage au C2N, avec un tuteur qui s’appelle Filippo Fabbri, qui était vraiment très intéressé sur les environnements immersifs.

Je me suis sentie [bien] dedans et c’est comme ça que Filippo Fabbri m’a mise en contact avec mon actuel directeur de thèse qui s’appelle Guillaume Agnus, qui justement voulait développer une simulation dans la salle blanche pour la formation.

L : Est-ce que ce jeu immersif a un nom ?

M : Pas encore. C’est une bonne question. On n’y avait pas encore réfléchi.

S : Je propose la salle noire. 

M : Pas mal. 

S : Le masque sera noir de toute façon. 

Moi, je veux en savoir plus sur la psychologie cognitive. Parce qu’à mon avis, tu sais plein de choses qu’on ne connaît pas. Qu’est-ce que tu pourrais nous apprendre sur la psychologie cognitive, comment on utilise notre psychologie cognitive pour nous détourner de nos objectifs principaux, initiaux ?

M : Alors, c’est tellement large. Parce que la psychologie cognitive, ça peut être des recherches sur l’attention, sur le sommeil, sur les émotions, sur la mémoire, sur le langage, sur l’apprentissage, sur la motricité. 

Eh bien j’ai l’effet Thatcher, qui est plutôt sympa, parce que c’est un peu le premier sujet de recherche aussi que j’ai eu en licence. L’effet Thatcher, c’est quoi ? Vous connaissez cette image, cette photo de Margaret Thatcher ? qu’on vous montre à l’envers et vous ne remarquez rien, elle paraît normale. Et après, on vous la met à l’endroit et vous voyez qu’en fait, ses yeux et sa bouche sont à l’envers. Et là, vous percevez qu’il y a effectivement quelque chose de bizarre, mais pourtant impossible de le détecter quand il est à l’envers. Mais ça, c’est le symptôme, on va dire, d’un traitement configural qu’on fait des visages. 

En fait, très vite, on développe une expertise dans l’identification des visages. Ça veut dire qu’on n’a plus besoin d’identifier localement qu’il y a un nez, des yeux, une bouche, pour reconnaître un visage. Normalement, la perception spontanée de la forme globale d’un visage suffit à l’identifier comme tel.

Mais quand un visage est mis à l’envers, ce traitement configural est perturbé. Du coup, là, vous revenez sur un mode de traitement qui est vraiment local. Là, vous regardez s’il y a effectivement deux yeux, un nez, une bouche, vous dites : « Ah bien, c’est un visage ». Mais vous repérerez moins les modifications, les choses étranges qui sont dessus.

L : Moi, j’ai une question plus « cliché ». On parle beaucoup de l’effet des écrans sur notre apprentissage, notre attention, sur ceux de nos enfants aussi. Est-ce que ce sont des idées reçues ou c’est une réalité ?

M : Le problème, ce n’est pas tant les technologies qui sont développées, c’est plus l’usage qu’on en fait. Je me souviens quand les jeux vidéo sont sortis, qu’on disait que les jeux vidéo violents, par exemple, rendent les personnes violentes. Il y a des études qui montrent que pas forcément, qu’il y a des personnes qui ont des prédispositions à être plus agressives, par exemple. Et que parfois, jouer à ces jeux, c’est un peu plus cathartique, au contraire. Donc ça, il faut se dire qu’il faut toujours se rendre compte de la différence entre les individus. Souvent, quand on fait ce genre de conclusions-là. Il faut faire super attention en général quand on voit un papier, de bien regarder le contexte dans lequel ils ont fait leur expérimentation et s’ils ont bien contrôlé tous les facteurs qu’il faut, pour mener à une conclusion de ce type-là. Il faut toujours recontextualiser, en fait, les sujets de recherche. Il ne faut pas faire des généralités assez vite sur ça.

S : Est-ce que tu aurais un bouquin ou un bon film à nous recommander en lien avec ta passion ? Que ce soit sur l’apprentissage, que ce soit sur la psychologie cognitive ?

M : Alors, je me souviens qu’en licence, on nous disait souvent de regarder Black Swan ou Memento. Je trouve que c’est un très bon film sur les syndromes amnésiques.

L : Quel conseil donnerais-tu à un étudiant qui se cherche encore ?

M : D’abord, je le rassurerai en disant : « Ce n’est pas grave si tu ne sais pas quoi faire ». Parce que même en sortant de thèse, il y en a beaucoup qui ne savent pas encore quoi faire. Et c’est une question qu’on nous pose très très tôt, beaucoup trop tôt. Donc on a l’impression qu’on a vraiment une pression par rapport à ça. Mais finalement, j’ai découvert mon sujet de thèse après, un an après mon master. Donc il faut savoir plutôt se créer des opportunités. Que ce soit une autre formation, justement découvrir ce qui nous plaît réellement, prendre son temps…

S : Mathilde, si tu pouvais découvrir n’importe quel métier dans un prochain épisode de PodTaf, ce serait quel métier ?

M : Dans le retraitement des déchets nucléaires. 

S : Hum. 

L : J’adore l’idée.

On dit souvent que le cerveau est l’outil le plus extraordinaire que nous possédions. Aujourd’hui, tu nous as montré qu’il reste encore beaucoup à découvrir sur notre manière d’apprendre, de comprendre et de progresser. Merci Mathilde de nous avoir donné envie de continuer à être curieux. 

M : Merci.