Des robots à l'école

Et si les enfants enseignaient aux robots ?

C’est le pari du projet européen ANIMATAS lancé en janvier 2018 par Mohamed Chetouani, professeur en robotique sociale à l’institut des systèmes intelligents et de robotique (ISIR). Avec une quarantaine de collaborateurs à travers le monde, mais aussi Raja Chatila, spécialiste de l’éthique dans les interactions humain-machine et Catherine Pelachaud, spécialiste de l’interaction avec les agents virtuels, il cherche à comprendre comment des robots dotés de compétences sociales peuvent être utilisés à l’école pour assister les équipes pédagogiques.

Financé pour une durée de quatre ans par le programme-cadre de recherche et d'innovation de l'Union européenne Horizon 2020, ANIMATAS est le troisième projet Marie Skłodowska-Curie - Innovation Training Network porté par Sorbonne Université.

Pourquoi faire entrer des robots à l’école ?

A en croire les amateurs de science-fiction, les robots remplaceront un jour les enseignants dans leurs salles de classe. Le projet ANIMATAS prend le contre-pied de ce fantasme. Ici le robot n’a pas le statut de professeur, mais d’élève.  

 « Nous avons choisi de changer de paradigme, en demandant, cette fois, aux enfants d’enseigner aux robots », affirme Mohamed Chetouani.

Mais quel est l’intérêt d’une telle démarche ? Apprendre en enseignant permet aux enfants de mobiliser leurs connaissances pour les transmettre à la machine. Plus actifs dans leurs apprentissages, les enfants ont directement accès à l’état de leurs connaissances. Grâce aux réponses du robot, ils évaluent leur capacité à expliquer une tâche ou des compétences qu’ils ont acquises.

Véritable microscope dans la classe, le robot permet également d’avoir un retour sur l’invisible et de mesurer les interactions sociales grâce à des capteurs et à des caméras. Cette « imagerie comportementale » apporte une nouvelle source d’information à l’enseignant et aide à mieux ajuster les réactions du robot ou de l’agent virtuel en fonction du contexte et des besoins de chaque élève.

Le robot ou l’agent virtuel peut ainsi s’adapter pendant un exercice. Lorsqu’il voit par exemple que l’enfant rencontre une difficulté, il est capable de lui proposer, immédiatement, un exercice plus simple. A partir de l’analyse du comportement transmise par le robot ou l’agent virtuel, l’enseignant peut, quant à lui, s’adapter à chaque enfant en fournissant, entre deux séances, des indications personnalisées à la machine.

ANIMATAS, un projet de recherche pluridisciplinaire et international

Pour développer des modèles computationnels permettant de doter les robots et les agents virtuels de compétences sociales au sein de l’école, les chercheurs travaillent sur de nouveaux mécanismes d'apprentissage en observant comment les enfants apprennent au contact des robots mais aussi comment les robots apprennent avec les enfants. Pour cela, ils réfléchissent également à l’apparence (robot ou agent virtuel) et au comportement que doit avoir la machine en analysant la perception qu’en ont les utilisateurs.  

« Avec une quarantaine de collaborateurs, notre objectif est de voir comment utiliser intelligemment les robots ou les agents virtuels dans des tâches éducatives », précise Mohamed Chetouani.

Les chercheurs créent ensemble des tâches réalisables en interaction avec des robots avant de les transcrire sous forme d’algorithmes.

« Chacun va venir enrichir la tâche. Certains travaillent sur la proactivité ^[1] du robot, d’autres cherchent à savoir comment garder le contact avec l’enfant dans l’interaction, d’autres encore développent des tâches à faire à plusieurs », précise le coordinateur du projet.

Ecrire, réaliser certains gestes, savoir se présenter ou faire un exposé, apprendre à résoudre des problèmes, étudier des notions de physique sont autant d’exercices proposés par les chercheurs et implémentés dans les robots.

« Nous suivons de près les derniers travaux en neurosciences de l’éducation qui préconisent par exemple d’alterner un mode ou l’enfant acquiert de la connaissance avec un mode où il teste et restitue cette connaissance », explique Mohamed Chetouani.

Actuellement en phase de conception, les chercheurs commenceront la phase d’expérimentation de ces tâches éducatives au printemps prochain dans des écoles primaires suédoises, suisses, portugaises et françaises. Ils pourront alors les faire évoluer ou en créer de nouvelles, en fonction des besoins et des retours des enseignants.

Par ailleurs, le projet s’inscrit dans une dimension éthique. En plus des conseils scientifique et de formation, le projet s’appuie sur un conseil éthique qui veille à faire respecter les réglementations européennes en termes de précautions méthodologiques et expérimentales.

« La place des robots à l’école soulève d’importantes questions éthiques qui sont abordées très tôt et de façon pluridisciplinaire par l’ensemble des chercheurs dans la conception du projet », souligne Mohamed Chetouani.

Dans cette perspective, le projet ANIMATAS finance une thèse codirigée par Raja Chatila sur les problématiques éthiques de la robotique dans la sphère de l’éducation.

Un programme Marie Skłodowska-Curie pour former les chercheurs de demain

A travers le compétitif et prestigieux programme Marie Skłodowska-Curie - Innovation Training Network (seulement 7% de réussite), ANIMATAS vise également à former une nouvelle génération de jeunes chercheurs dans le domaine émergent de la robotique sociale pour l'éducation.

Au cœur du projet, 15 doctorants issus de disciplines et de pays différents travaillent main dans la main sur ce projet. Ils mettent en commun leurs compétences en ingénierie, en robotique sociale, en développement d’agents virtuels, en psychologie ou en sciences de l’éducation pour comprendre comment utiliser intelligemment les robots ou les agents virtuels dans l’éducation.

Au sein d’un réseau international d'universités, d'instituts de recherche et de partenaires de recherche industriels de haut niveau, situés dans 8 pays différents, ils bénéficient d’un programme de formation doctorale unique couvrant les aspects scientifiques, techniques et de communication.

Chaque doctorant a l’opportunité de passer plusieurs mois dans différents sites partenaires en France ou à l’étranger afin d'acquérir les connaissances complémentaires, les formations ou les ensembles de données nécessaires pour avancer sur sa thématique.

En partant à l’étranger, en encadrant des stagiaires, en allant en entreprise, en participant à l’organisation d’évènements ou d’actions de formation, « ils acquièrent à la fois d'excellentes compétences en matière de recherche et d’enseignement, mais développent aussi les compétences complémentaires nécessaires à leur future carrière dans le secteur public ou privé », ajoute Mohamed Chetouani. 

^[1] La proactivité est le fait que le robot n’exécute pas simplement la tâche, mais interroge l’élève sur la façon de la réaliser.