Des robots capables d’assister lors d’interventions chirurgicales à ceux qui aident à automatiser les processus de laboratoire, l’idée des hôpitaux intelligents n’a rien de nouveau. Mais qu’en est-il d’un robot capable d’assister en toute sécurité les professionnels de santé, par exemple en réduisant la charge cognitive, en améliorant le flux de travail et en venant en aide aux praticiens comme aux patients, tout en offrant un soutien sûr et intuitif ?
La science et l’ingénierie sont encore à quelque distance d’en faire une réalité. Mais une nouvelle bourse CAREER de la National Science Foundation, attribuée à Stephanie Tulk Jesso, professeure adjointe à l’Université de Binghamton (State University of New York), pourrait rapprocher les chercheurs de cet objectif d’un pas de plus.
« Lorsque vous envisagez d’ajouter des outils d’intelligence artificielle, des robots et tous ces dispositifs dotés de degrés d’autonomie, voire d’un esprit qui leur est propre, il existe de nombreuses façons de procéder de manière positive et bénéfique », explique Stephanie Tulk Jesso, enseignante-chercheuse à la School of Systems Science and Industrial Engineering du Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science. « Mais il existe aussi de nombreuses occasions de se tromper et de causer de réels préjudices. »
La sécurité et la conception de la robotique centrée sur l’humain sont le cœur de la nouvelle bourse CAREER de Stephanie Tulk Jesso. Il s’agit de l’une des distinctions les plus prestigieuses de la NSF, attribuée aux enseignants-chercheurs en début de carrière appelés à devenir des leaders de la recherche et de l’éducation dans leurs domaines respectifs.
Au cœur de cette subvention de 663 724 dollars : les infirmières, socle essentiel de toute pratique de santé. Plus précisément, elle entend placer les besoins des infirmières au centre de la conception de plateformes d’IA destinées à travailler de façon plus harmonieuse et plus efficace avec les humains.
« Je travaille avec des infirmières pour leur permettre de devenir des innovatrices dans leur propre environnement et leur propre pratique, à la fois en recueillant leurs contributions pour concevoir des systèmes d’IA et de robotique, et en les amenant à concevoir leurs propres systèmes », affirme-t-elle. « Ce sont les personnes les plus compétentes et les mieux placées pour créer ces outils qui profiteront à leur environnement de travail — et, en définitive, à la société tout entière. »
Les robots reflètent l’humanité
La santé est un système aux milliers de pièces et de personnes en mouvement. Lorsque l’on intègre dans un tel domaine des robots susceptibles de gêner, de commettre des erreurs ou de blesser accidentellement autrui, il est crucial, souligne Stephanie Tulk Jesso, que ces systèmes soient co-conçus par les travailleurs amenés à les utiliser.
« Le secteur de la santé est un environnement extrêmement complexe, où interviennent une multitude d’éléments du système de travail : les personnes qui exercent le métier, les patients, les caractéristiques de l’organisation, toutes sortes de facteurs qui impactent à la fois les soins réellement prodigués au patient et la vie professionnelle de celles et ceux qui consacrent leur énergie à ces soins », explique-t-elle. « Ce n’est pas un métier comme les autres. C’est un métier où l’on voit régulièrement d’autres êtres humains souffrir et mourir. Beaucoup de choses deviennent très rapidement extrêmement complexes sur le plan social. »
Dans le même temps, ajoute Stephanie Tulk Jesso, notre perception de ce que les robots peuvent faire n’est qu’un reflet de nos propres particularités et comportements. Aider les robots à mieux comprendre les humains qu’ils imitent pourrait, en retour, permettre aux scientifiques de mieux saisir les rouages internes de notre propre cognition.
« Que pouvons-nous apprendre sur nous-mêmes grâce à ces plateformes robotiques ? », s’interroge Stephanie Tulk Jesso. « Et, à l’inverse, pouvons-nous les concevoir de manière à apporter un bénéfice démontrable aux personnes et à la société ? Comme pour toute chose, il existe de nombreuses façons de se tromper. Il n’existe peut-être même aucun moyen d’y parvenir. C’est précisément pourquoi nous faisons de la science pour le découvrir. »
Alors que nous percevons le monde et nous y déplaçons, nos perceptions et nos comportements ne sont pas seulement influencés par notre esprit, mais aussi par notre corps. Apprendre à lire et à comprendre le mouvement et le langage corporel pourrait donc offrir un éclairage précieux sur les processus mentaux et la cognition qui les sous-tendent. S’inspirer de la manière dont les humains le font naturellement peut également aider les robots à adopter des comportements plus intuitifs pour les personnes avec lesquelles ils collaborent.
Pour y parvenir, le projet CAREER de Stephanie Tulk Jesso intégrera ce qu’on appelle une « architecture cognitivo-comportementale ». Celle-ci combinera des approches inédites d’interaction humain-machine avec un modèle computationnel reposant sur l’architecture cognitive fondatrice ACT-R, associée à des techniques d’IA plus modernes, afin d’aider les robots à comprendre le monde davantage à la manière des humains. Aux racines remontant aux années 1970, ACT-R a historiquement servi à modéliser et à comprendre des comportements humains tels que la résolution de problèmes, l’apprentissage et la perception.
« Il s’agissait d’un lien plus profond entre les scientifiques de la cognition et les informaticiens, unis dans la quête d’esprits artificiels aussi intelligents que le sont les humains », dit-elle. « C’est une plateforme très ancienne qui a encore beaucoup à offrir pour créer des systèmes adaptés, réactifs et bénéfiques pour les environnements humains. »
Ce type d’architecture cognitivo-comportementale pourrait mieux convenir à l’environnement trépidant et en perpétuelle évolution du secteur de la santé — où la traduction fidèle du savoir médical en interactions intuitives peut permettre aux robots de réussir en tant qu’aides plutôt qu’en tant qu’obstacles.
« Traditionnellement, on ne rend pas suffisamment hommage au travail cognitif que les infirmières accomplissent au quotidien. On pense qu’elles ne sont qu’un corps qui court partout et exécute des tâches. Ces choses doivent être faites, alors elles les font », souligne Stephanie Tulk Jesso. « Mais elles sont intelligentes, et conscientes d’une multitude de facteurs en jeu — comme la dynamique de l’état d’un patient et ce qu’elles font tout au long de la journée. »
En observant la façon dont les infirmières travaillent, les systèmes robotiques de Stephanie Tulk Jesso pourront commencer à mieux déduire ce que pensent et ressentent leurs collaborateurs humains.
Toutes ces informations peuvent guider les robots dans leur propre processus de prise de décision, donnant naissance à des assistants conçus pour les infirmières, par les infirmières.
« Quelles sortes de choses se passent dans l’esprit de cette personne et qui pourraient ensuite servir à alimenter le modèle mental que le robot se fait d’elle ? », demande Stephanie Tulk Jesso. « Si je comprends mieux mon collaborateur ou la personne que j’assiste, si je sais à quoi elle pense et ce qu’elle est en train de faire, je suis mieux à même de l’aider de manière intuitive. »
Centré sur l’humain, porté par les infirmières
Au-delà de permettre aux infirmières de bénéficier de meilleurs flux de travail, une partie de l’innovation de Stephanie Tulk Jesso réside aussi dans son ambition de donner à ces professionnelles les moyens de prendre en main le développement de leur propre métier. Au cours des six années de collaboration avec des infirmières, elle dit avoir souvent rencontré des infirmières qui ne se considèrent pas comme des innovatrices.
« J’entends tout le temps : Oh, je n’ai jamais été très bonne en mathématiques, donc je n’aurais jamais pu devenir ingénieure. Je ne peux pas faire ce que vous faites », rapporte-t-elle.
Malgré cela, exceller dans la profession infirmière exige souvent une réflexion rapide et des solutions ingénieuses improvisées sur le moment — des qualités que l’innovation ne se contente pas de partager, mais dont elle fait partie intégrante.
« Les infirmières connaissent leurs routines. Elles connaissent leurs environnements. Elles mettent même au point, sur le tas, de nombreuses solutions de contournement. Elles réparent des choses. Elles ont des pratiques et des processus inédits qu’elles ont dû développer juste pour mener à bien ce qu’elles faisaient sur le moment », raconte Stephanie Tulk Jesso. « Elles sont très innovantes, et je suis fermement convaincue qu’il faut encourager les infirmières à devenir des innovatrices et les former en ce sens, afin qu’elles se sentent à l’aise et aient le potentiel de transformer leur propre espace. »
Stephanie Tulk Jesso prévoit de concevoir un microprogramme estival destiné à doter les infirmières de compétences telles que la programmation et l’impression 3D, en enseignant les bases de l’innovation à travers le prisme des arts et de l’artisanat. La formation sera dispensée aux étudiants en soins infirmiers de l’Université de Binghamton, ainsi qu’à la SUNY Downstate Health Sciences University, à Brooklyn, dans l’État de New York.
En définitive, le processus de validation des systèmes d’IA comme les robots implique une planification et des tests intensifs afin de garantir que la technologie est fiable et sûre dans des environnements réels. En plus de développer un projet plaçant les infirmières au premier plan, Stephanie Tulk Jesso a mis au point un protocole qui progresse par étapes jusqu’à l’implémentation concrète, depuis les entretiens et observations initiaux destinés à identifier les zones problématiques jusqu’à l’idéation de la conception.
Cette pratique de la conception itérative centrée sur l’humain, principe fondateur qu’elle enseigne dans tous ses cours, lui permet de s’assurer que toute plateforme qu’elle développe place véritablement les intérêts des personnes au cœur de sa démarche. À mesure que l’IA gagne du terrain dans le monde du travail, la conception centrée sur l’humain est, selon elle, un processus qui s’avérera crucial dans tout domaine où les travailleurs sont susceptibles d’interagir avec des machines.
En attendant, Stephanie Tulk Jesso espère jouer son rôle dans la création d’espaces de santé plus sûrs et plus intelligents.
« Les infirmières ont besoin — et méritent — davantage de soutien pour le travail essentiel qu’elles accomplissent », dit-elle. « Si je peux leur fournir des applications robotiques, des applications d’IA et de meilleurs dispositifs d’interaction humain-machine qui rendent leur charge de travail plus fluide, plus utilisable et plus satisfaisante, ce sera bénéfique pour elles et, par ricochet, directement pour la société. »
Le projet de Stephanie Tulk Jesso s’inscrit dans le cadre du programme Mind, Machine, and Motor Nexus (M3X) de la NSF (s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), qui finance des recherches visant à renforcer la sécurité et la productivité des interactions entre les humains et les systèmes intelligents conçus par l’ingénierie.
« Le programme M3X m’a été présenté par Mike Jacobson, du Bureau des initiatives de recherche stratégique [de l’Université de Binghamton] », dit-elle. « Quand j’ai découvert la notion de nexus entre l’esprit, la machine et le moteur, j’ai trouvé cela formidable et très représentatif de la manière dont je concevais la science qui m’intéresse. J’ai vraiment beaucoup de chance d’avoir la garantie de pouvoir faire ce que je veux pendant cinq ans. »
Source : Binghamton U.
