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Offre de thèse en Système Décentralisé et Fédéré pour une Mobilité Intelligente et Inclusive considérant les Troubles TSA (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
- Français-- Anglais

Date Limite Candidature : lundi 22 juillet 2024 23:59:00 heure de Paris

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Informations générales

Intitulé de l'offre : Offre de thèse en Système Décentralisé et Fédéré pour une Mobilité Intelligente et Inclusive considérant les Troubles TSA (H/F)
Référence : UPR8001-NAWGUE-002
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : TOULOUSE
Date de publication : lundi 1 juillet 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 novembre 2024
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel
Section(s) CN : Sciences de l'information : fondements de l'informatique, calculs, algorithmes, représentations, exploitations

Description du sujet de thèse

Contexte :

En France, 600 000 adultes diagnostiqués avec un trouble du spectre autistique (TSA) ne présentent pas de déficit intellectuel [1]. Selon l’enquête de ASPERANSA, 45% de celles qui sont en âge de travailler déclarent avoir des problèmes de mobilité [2]. En effet, les voitures classiques et l’environnement routier actuel, conçus pour répondre aux besoins des personnes au développement typique, sont inadaptés aux spécificités des personnes avec TSA. Ces personnes présentent une hypersensibilité sensorielle, une surfocalisation sur les détails, un ralentissement du traitement temporel, une altération des fonctions exécutives (comme l’attention, la planification, la prise de décision, la flexibilité cognitive, etc.), une difficulté à comprendre les intentions d’autrui, et une hyperanxiété pouvant déboucher sur des crises de panique [3-7]. Elles évitent les transports en commun en raison de leurs anomalies sensorielles et sociales [2]. La voiture est donc pour elles la meilleure option. Or, conduire une voiture exige d’appréhender l’environnement, d’intégrer et de prioriser les informations pertinentes, de maîtriser ses réactions émotionnelles et motrices, d’anticiper le comportement des autres conducteurs ou piétons, et s’accompagne de stimulations sensorielles qui peuvent être perçues par les personnes TSA comme étant agressives (bruits, lumières, …etc).
Sans voiture, l’accès à l’éducation, au soin, aux services, au logement, à l’emploi, aux loisirs etc. est restreint. Ceci est particulièrement vrai pour les régions rurales et périurbaines, où vivent un tiers de français, et où les distances à parcourir sont grandes. Aussi, le droit à la mobilité a été inscrit comme droit fondamental dans le corpus législatif français . Il fait partie des axes de travail prioritaires définis par le gouvernement français dans le cadre du quatrième plan autisme .
Les avancées et les progrès technologiques, notamment l’internet des objets (Internet of Things-IoT) et la montée en puissance de l’intelligence artificielle (IA), ont permis l’émergence d’écosystèmes innovants, notamment celui du transport et de la mobilité intelligente, rendue possible grâce au véhicule connecté. Un véhicule connecté est doté́ de capteurs et d’objets connectés embarqués, permettant d’une part, de collecter des données en temps réel, et d’autre part, d’offrir des services capables d'interagir avec l’environnement (feux rouges, d’autres véhicules connectés... etc., et au sens large, avec la ville intelligente).
Cette thèse s’inscrit dans une perspective de mobilité intelligente et inclusive. Elle vise principalement à développer des algorithmes et des outils basés sur l’IoT et l’intelligence artificielle pour la mise en place d’un système autonome et proactif dédié à l’accompagnement des personnes TSA dans leur mobilité. En développant une solution aux difficultés cognitivo-émotionnelles des conducteurs avec TSA, les travaux de cette thèse visent à contribuer à lever un frein majeur empêchant les personnes TSA d'accéder à l’emploi, aux soins, à l’éducation etc. Il favorise leur participation pleine et entière à la société, conformément au principe de la mobilité inclusive - pour tous et partout - défendue par la politique européenne [25].

Positionnement :

En France et en Europe, le véhicule connecté a fait l’objet de plusieurs projets tels que CoCoVeA (ANR 2013-2017), S2C2 (PIA 2015-2018), CoEXist (H2020 2017-2020). Par exemple, CoCoVeA cherche à exploiter l’IoT pour automatiser la conduite, S2C2 pour offrir des services IoT pour le transport intelligent et CoEXist des solutions pour l’intégration des véhicules connectés dans la ville intelligente. Généralement, les travaux existants portent sur les problèmes qui découlent notamment des infrastructures de communications [9] et de l’auto-adaptation du système sous-jacent [10]. Ils s'articulent autour des paramètres fonctionnels (ex : se déplacer d’un lieu A à B, réaliser un dépassement de véhicule) et non fonctionnels tels que les paramètres de qualité de service (QoS) [11-12]. L’état de l’utilisateur humain, lui, n’est pas encore pris en compte. Cependant, de nombreux travaux de recherche et de développement ont permis le développement de capteurs qui enregistrent des mesures physiologiques renseignant sur les émotions : réponse électrodermale, rythme cardiaque, etc [13]. La baisse de vigilance est souvent évaluée à travers l’enregistrement des mouvements oculaires, réponse électrique cérébrale… etc [14]. Ces dispositifs peuvent être exploités pour la mise en place de systèmes IoT facilitant la mobilité routière aux populations avec handicap.
L’idée de mettre en place de tels systèmes commence seulement à émerger, notamment aux États Unis sous l’impulsion du Département des Transports (Inclusive Design Challenge, 2020) . Dans le domaine du TSA (ex : Autism Project ), les chercheurs se sont attelés à spécifier le profil et les besoins des conducteurs avec TSA : le type d’erreurs commises, les besoins exprimés, les recommandations aux développeurs etc. [7-8]. A notre connaissance, aucun système IoT dédié aux véhicules n’a encore été développé à leur intention. Pourtant, développer un tel système permettrait de répondre aux besoins de cette population en réduisant leur peur du volant. Les TSA réclament, en effet, les outils qui facilitent leur vie de tous les jours et qui diminuent le stress [14].

Objectif de la thèse :

Cette thèse vise à développer des modèles et des algorithmes basés notamment sur l’apprentissage automatique profond et fédéré pour la mise en place d’un système IoT autonome dédié à l’internet des véhicules, en prenant en compte le trouble TSA. Ce système aura pour objectif (1) d’analyser d’une manière fédérée en temps réel les données concernant l’état de la route et celui des conducteurs TSA, (2) d’anticiper et de prédire l’impact des événements routiers sur ces états, et (3) de prévenir les perturbations associées en suggérant des actions d’adaptation appropriées à l’échelle des voitures et de l’écosystème.
Les principales étapes de cette thèse sont comme suit :
• Étude de l’état de l’art sur le domaine de l’IoT, le véhicule connecté, et la mobilité intelligente, Edge, Fog, et Cloud Computing
• Approche d’identification prédictive et fédérée de l’impact des évènements routiers sur l’état des conducteurs avec TSA ainsi que des actions d’adaptation appropriées pour anticiper et éviter les potentielles perturbations.
• Implémentation et évaluation des solutions proposées en utilisant le simulateur Simulauto de la plateforme CCU de l’UT2
• Publication et présentation des résultats dans des conférences et des revues de renommée internationale

Mots clés : Voiture connectée, IoT, mobilité, TSA, apprentissage automatique, réseau de neurones profonds, apprentissage fédéré


Bibliographie:

[1] Centers for Disease Control and Prevention. Autism spectrum disorders: Data and statistics. http://www.cdc.gov/ncbddd/aut ism/facts.html, 2012
[2] A. Tsaag Varlen, Besoins des adultes autistes Questionnaire de l’association Asperansa. ASPERANSA. https://www.asperansa.org/enquete_2017/resultats.html#tr_2.4.5, 2018
[3] O. Bogdašina, Sensory perceptual issues in autism and Asperger syndrome: Different sensory experiences - different perceptual worlds (4. impression). Kingsley, 2005.
[4] H. Markram, The intense world syndrome: an alternative hypothesis for autism. Frontiers in Neuroscience, 1(1), 2007
[5] B. Gepner, F. Féron. Autism. A world changing too fast for a miswired brain? Neuroscience & Biobehavioral Rev, 2009.
[6] J. Russell (1998). Autism as an Executive Disorder. Oxford University Press.
[7] S. Baron-Cohen (1997). Mindblindness : An essay on autism and theory of mind. MIT
[8] G. Raja, P. Dhanasekaran, S. Anbalagan, A. Ganapathisubramaniyan and A. K. Bashir. SDN-enabled Traffic Alert System for IoV in Smart Cities. IEEE Conference on Computer Communications INFOCOM 2020, 2020, pp. 1093-1098
[10] K. Khadir, N. Guermouche, A. Guittoum, T. Monteil. A genetic algorithm-based approach for fluctuating QoS aware selection of IoT services. IEEE Access, 2022
[14] S. Lindsay, Systematic review of factors affecting driving and motor vehicle transportation among people with autism spectrum disorder. Disability and Rehabilitation, 39(9), 1–10, 2016
[15] K. Khadir, N. Guermouche, A. Guittoum, T. Monteil. A genetic algorithm-based approach for fluctuating QoS aware selection of IoT services. IEEE Access, 2022
[16] K. Khadir, N. Guermouche, T. Monteil. Autonomous Avatar-based Architecture for Value-added Services Provision. 6th International Conference on Internet of Things: Systems, Management and Security (IoTSMS), 2019.
[17] V. Kostrubiec, J. Kruck. Collaborative research project: developing and testing a robot-assisted intervention for children with autism. Frontiers in Robotics and AI., 2020
[18] C. Blanc, J-C., Buisson, J. Kruck, V. Kostrubiec, V. Using a haptic dynamic clamp to reduce arousal: preference, arousal, and coordination stability are related. Experimental Brain Research. (Accepted).
[19] K. Kovarski, M., Siwiaszczyk, J., Malvy, M., Batty, M., Latinus. Faster eye movements in children with autism spectrum disorder. Autism Research, 12 (2), pp.212-224, 2019
[20] K. Kovarski, J. Charpentier, et al. (2021). Emotional visual mismatch negativity: a joint investigation of social and non-social dimensions in adults with autism. Translational Psychiatry, 11 (1) .
[21] M. Dell’armi, J. Kruck, M-H. Afzali, B Rogé. (2016). Adaptation et Validation du Family Needs Questionnaire : évaluation des besoins familiaux pour les parents d’enfants avec Troubles du Spectre de l’Autisme. Journal de Thérapie Cognitive et Comportementale, 26(4), 150-161
[22] V. Dreyfuss. Est venu le temps de l’action : Plaidoyer pour une Mobilité inclusive. 6es Rencontres de la Mobilité inclusive. https://www.mobiliteinclusive.com/6es-rmi-est-venu-le-temps-de-laction, 2020.
[23] DSM-5 American Psychiatric Association. Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders. In Springer Reference. Springer-Verlag, 2013.
[24] S. Detandt, C. Leys, A. Bazan. A French Translation of the Pleasure Arousal Dominance (PAD) Semantic Differential Scale for the Measure of Affect and Drive. Journal of the Belgian Association for Psychological Science, 2017.

Contexte de travail

Lieu du travail : LAAS-CNRS, Toulouse
Département : RISC
Equipe d'accueil : SARA

Collaboration : CERPPS, Toulouse

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