Mobile Collaborative Mixed Systems : Design and Development

This thesis focuses on software engineering and implementation of Human-Computer Interfaces. We study three research themes: Mobility, Groupware and Mixed Systems. Our goals are to define, to design (ergonomic and software) and to understand the use of Mobile Collaborative Mixed Systems (MCMS). The main contributions of this thesis correspond to the steps of the life cycle of an Interface. First, for the requirement phase, we define and characterize MCMS. We thus demonstrate that such systems are not a simple juxtaposition of the three themes. We also identify a new timespace taxonomy and the dynamic of links between the physical and digital worlds. Then, for the design phase, we develop a scenario-based design method in collaboration with some psychologists-ergonomists. We define a design notation in order to represent projected scenarios, which describe the use of the future Interface. Next, for the development phase, we describe an architectural model for MCMS. We adapt the PAC-Amodeus model to groupware by identifying the software treatments of contextual data (localization, orientation, etc.). Moreover, we develop three general interaction techniques on a platform dedicated to MCMS. Finally, we develop two MCMS: MAGIC, a system for archaeological excavation, and TROC, a game of exchanges. We also report the results of two series of user experimentations performed with the TROC system.
Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'Interaction Homme-Machine (IHM). Nous explorons trois thèmes de recherche : les IHM sur Supports Mobiles, les Collecticiels et les Systèmes Mixtes. Dans ce cadre, nous visons à définir, concevoir (conception ergonomique et logicielle) et comprendre l'usage des systèmes mixtes collaboratifs sur supports mobiles (SMCSM). Les contributions de cette thèse couvrent le cycle de vie des interfaces. Tout d'abord, pour la phase d'analyse des besoins, nous élaborons une définition et une caractérisation des SMCSM. Nous montrons ainsi que de tels systèmes ne sont pas qu'une simple juxtaposition des trois thèmes. Nous identifions alors un nouveau découpage espace-temps et la dynamique des liens entre les mondes physique et numérique. Ensuite, pour la phase de conception ergonomique, nous développons une démarche de conception basée sur les scénarios en collaboration avec des psychologues-ergonomes. Nous définissons une notation de conception afin de représenter les scénarios projetés, qui décrivent l'utilisation de la future interface. Puis, pour la phase de conception logicielle, nous décrivons un modèle d'architecture pour les SMCSM. Nous adaptons le modèle PAC-Amodeus aux les collecticiels en explicitant les traitements informatiques des données contextuelles (localisation, orientation, etc.). De plus, nous développons trois techniques d'interaction générales sur une plate-forme matérielle dédiée aux SMCSM. Enfin, nous réalisons deux SMCSM : MAGIC, un système dédié à la fouille archéologique et TROC, un jeu d'échange. Nous rapportons les résultats de deux séries d'expériences menées avec le système TROC.