Alors que les ingénieurs font des progrès dans la conception de wearables, électroniquement actif, et des jambières réactives, appuis-bras, et combinaisons intégrales, collectivement appelés exosquelettes, les chercheurs du MIT soulèvent une question importante :bien que ces appendices ressemblant à Iron Man puissent augmenter la force d'une personne, mobilité, et l'endurance, quel effet pourraient-ils avoir sur l'attention et la prise de décision ?

La question est loin d'être triviale, comme les exosquelettes sont actuellement conçus et testés pour une utilisation sur le champ de bataille, où les soldats américains sont censés effectuer des manœuvres tactiques ciblées tout en transportant généralement de 60 à 100 livres d'équipement. Exosquelettes tels que la hanche électroniquement adaptative, le genou, et les jambières pourraient supporter une partie importante de la charge d'un soldat, les libérant pour se déplacer plus rapidement et avec plus d'agilité.

Mais pourrait porter de tels add-ons bioniques, et s'adapter à leurs mouvements, enlever une partie de l'attention nécessaire aux tâches cognitives, comme repérer un ennemi, relayer un message, ou suivre un escadron ?

La réponse, l'équipe du MIT a trouvé, est oui, au moins dans certains scénarios. Dans une étude qu'ils présentent cette semaine à la réunion annuelle de la Human Factors and Ergonomics Society à Philadelphie, les chercheurs ont testé des volontaires, qui étaient soit des militaires en service actif, soit des participants à une unité du Corps de formation des officiers de réserve (ROTC), alors qu'ils marchaient à travers un parcours d'obstacles tout en portant un exosquelette de genou disponible dans le commerce et un sac à dos pesant jusqu'à 80 livres. Sept des 12 sujets ont eu des temps de réaction plus lents dans une tâche visuelle lorsqu'ils ont terminé le cours avec l'exosquelette allumé et alimenté, par rapport à quand ils l'ont terminé sans l'exosquelette.

Les chercheurs ont également découvert que les soldats, lorsqu'on lui demande de suivre un leader à une certaine distance, étaient moins capables de garder une distance constante tout en portant l'exosquelette.

Les résultats, bien que préliminaire, suggèrent que les ingénieurs concevant des exosquelettes pour des usages militaires et autres peuvent vouloir prendre en compte "l'ajustement cognitif" d'un appareil - quelle part de l'attention ou de la prise de décision d'un utilisateur l'appareil pourrait potentiellement détourner même tout en l'aidant physiquement.

"Dans un exosquelette militaire, les soldats sont censés rechercher les ennemis dans l'environnement, s'assurer où se trouvent les autres personnes de leur équipe, surveiller toute une série de choses, " dit Leia Stirling, professeur adjoint au Département d'aéronautique et d'astronautique du MIT et membre de l'Institute for Medical Engineering and Science. "Vous ne voulez pas qu'ils aient à se concentrer sur la façon dont ils marchent à cause de l'exosquelette. C'est pourquoi j'étais intéressé par l'attention que ces technologies nécessitent."

Les co-auteurs de l'article de Stirling comprennent des chercheurs du MIT, drapier, et l'Université du Massachusetts à Lowell.

Suivez le guide

Pour étudier l'effet des exosquelettes sur l'attention d'un utilisateur, l'équipe a mis en place un parcours d'obstacles au NERVE Center d'UMass Lowell, une installation qui teste et évalue normalement les robots sur divers parcours physiques. Stirling et ses collègues ont modifié un parcours d'obstacles existant pour inclure des pentes transversales et des murs courts à franchir. Les lumières aux deux extrémités du parcours d'obstacles ont été configurées pour clignoter par intermittence.

L'équipe a recruté 12 sujets masculins et les a entraînés sur une période de trois jours. Au cours de la première journée, ils étaient chacun sur mesure, et formé à l'utilisation, un exosquelette de genou disponible dans le commerce - un rigide, genouillère électrique conçue pour aider à étendre la jambe d'un utilisateur et augmenter l'endurance tout en, par exemple, pour franchir des obstacles et marcher sur de longues distances.

Au cours des deux jours suivants, les sujets ont été chargés de naviguer dans le parcours d'obstacles tout en suivant un chercheur, se faisant passer pour un membre de l'escadron. Alors qu'ils avançaient dans le cours, les sujets ont effectué plusieurs tâches cognitives. La première était une tâche visuelle, dans lequel les sujets devaient appuyer sur un bouton sur un faux fusil dès qu'ils apercevaient une lumière s'allumer. La seconde était une paire de tâches audio, dans lequel les sujets devaient répondre à une vérification d'appel radio avec un simple "Roger, plus de, " ainsi qu'une tâche plus compliquée, où ils devaient écouter trois dirigeants rapporter différents nombres d'ennemis, puis rapporter le nombre total à la radio. La troisième était une tâche de suivi, où les sujets devaient maintenir une certaine distance par rapport au chef d'escadron pendant qu'ils parcouraient le parcours.

Globalement, Stirling a découvert que pour la tâche visuelle, sept des 12 sujets portant l'exosquelette motorisé ont réagi significativement plus lentement et avaient tendance à manquer complètement les signaux lumineux, par rapport à leurs performances lorsqu'ils ne portent pas l'appareil. Tout en portant la genouillère électrique, les sujets ont également eu plus de mal à maintenir la distance spécifiée lorsqu'ils suivaient le leader.

Combinaisons fluides

Aller de l'avant, Stirling envisage d'étudier l'importance des temps de réaction lors du port d'un exosquelette dans divers contextes.

"Pour un militaire, s'ils ne détectent pas un ennemi plus d'une demi-seconde, Qu'est-ce que ça veut dire? Est-ce que cela met leur vie en danger, ou est-ce OK?" Stirling dit. "Nous devons mieux comprendre quelles sont ces différences pertinentes sur le plan opérationnel. Un temps de réaction d'une demi-seconde pour moi en marchant sur un trottoir n'est probablement pas un gros problème. Mais cela pourrait être un gros problème dans un environnement militaire. »

De façon intéressante, l'équipe a identifié quelques utilisateurs qui n'ont pas été déroutés par l'ajout d'un exosquelette, et qui a tout aussi bien performé dans le visuel, l'audio, et les tâches de suivi.

"Dans cette étude, nous voyons que certaines personnes n'ont pas de déficit d'attention. Mais certaines personnes le font, et nous ne savons pas pourquoi certaines personnes sont de bons utilisateurs d'exosquelette et d'autres ont plus de difficultés, " Stirling dit. " Maintenant, nous commençons à enquêter sur ce qui rend les gens de bons utilisateurs par rapport aux utilisateurs moins habiles. Est-ce entraîné par une voie motrice, ou une voie de perception, ou une voie cognitive ? »

Le groupe de Stirling travaille à une meilleure compréhension de la façon dont les humains s'adaptent et réagissent aux exosquelettes et autres technologies portables, comme les combinaisons spatiales de nouvelle génération.

"Nous examinons la fluidité entre ce que fait le système et ce que fait l'humain, " Stirling dit. " Si l'humain veut accélérer ou ralentir, ce système peut-il être conçu pour se déplacer de manière appropriée afin que l'humain ne combat pas le système, et vice versa?"

Au-delà des applications militaires et spatiales, Stirling dit que si la connexion entre l'humain et la machine peut être rendue plus fluide, nécessitant moins d'attention immédiate de l'utilisateur, alors les exosquelettes peuvent trouver une beaucoup plus large, attrait commercial.

"Peut-être voulez-vous pouvoir gravir cette montagne, ou faire une randonnée plus longue, ou vous pouvez être plus âgé et vouloir courir avec vos petits-enfants, " dit Stirling.

"Comment pouvez-vous concevoir des exosquelettes pour que les gens puissent réduire leur propre risque de blessure et étendre leurs capacités, leurs activités de la vie quotidienne ? Ces systèmes sont vraiment passionnants. Nous voulons juste être conscients des différents risques qui surviennent lorsque vous introduisez quelque chose dans un environnement naturel."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.