Thèse Modélisation Hybride à Événements Discrets du Comportement de Pilotes en Situation de Stress H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Informatique et sciences du numérique École doctorale : Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication Laboratoire de recherche : Laboratoire Universitaire de Recherche en Production Automatisée Direction de la thèse : Grégory FARAUT ORCID 000000030388932X Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-10T23:59:59 Ce projet doctoral vise à développer une approche de modélisation comportementale fondée sur les Systèmes à Événements Discrets (SED) pour analyser la conduite de pilotes d'avion de ligne en simulateur, en particulier lors de situations de stress, de panne ou d'urgence. L'hypothèse scientifique est que les interactions du pilote avec le cockpit peuvent être représentées comme des traces événementielles temporisées : activation ou désactivation de commandes, changements de modes, acquittement d'alarmes, enchaînements de procédures et manipulations de variables continues. Ces traces seront enrichies par des signaux physiologiques, tels que le rythme cardiaque, la saturation en oxygène ou des indicateurs de stress issus d'un patch biomédical communicant, afin de relier les actions observées à l'état physiologique du pilote.

La thèse cherchera à identifier des modèles comportementaux hybrides, temporisés et probabilistes capables de représenter les motifs d'actions communs entre pilotes, mais aussi les déviations observées lors de scénarios critiques. L'objectif n'est pas seulement de détecter un écart à une procédure attendue, mais de qualifier cet écart : retard, omission, inversion d'actions, stratégie alternative ou comportement potentiellement associé à une surcharge cognitive. Le travail portera donc sur l'identification de modèles SED à partir de données hétérogènes, la synchronisation des traces cockpit et physiologiques, puis la définition d'indicateurs de similarité, de variabilité et de déviation comportementale.

Les expérimentations seront conduites en collaboration avec des plateformes de simulation de pilotage. Elles permettront de constituer une base de traces synchronisées et de valider les modèles proposés sur des scénarios nominaux et dégradés. Le projet se situe à l'interface entre modélisation SED, identification comportementale, instrumentation biomédicale et analyse des facteurs humains dans les systèmes critiques. Les systèmes critiques, tels que les systèmes aéronautiques, reposent sur une interaction étroite entre l'humain, les procédures et les dispositifs techniques. En situation nominale, l'activité du pilote suit des séquences d'actions structurées, mais en situation dégradée ou d'urgence, le stress, la charge cognitive et la pression temporelle peuvent modifier les stratégies d'action. L'analyse de ces modifications constitue un enjeu important pour la compréhension du comportement humain dans les systèmes complexes, la formation, le retour d'expérience et la prévention des erreurs.

Les Systèmes à Événements Discrets offrent un cadre adapté pour représenter des comportements séquentiels, des enchaînements d'actions, des temporisations et des écarts par rapport à un comportement attendu. Ils sont également pertinents pour l'identification de modèles à partir de journaux d'événements, la comparaison de traces, le diagnostic et la détection de comportements anormaux. Toutefois, leur application à la modélisation du comportement humain en situation de stress, en combinant événements cockpit et données physiologiques, reste encore peu explorée. Le projet propose ainsi d'étendre les approches classiques de modélisation et d'identification SED vers des modèles hybrides et probabilistes capables de prendre en compte la variabilité humaine et les indicateurs physiologiques.

Le projet s'appuie sur des travaux antérieurs du consortium autour de la modélisation comportementale, des capteurs portés, du patch biomédical et de la télétransmission NFC. Il prolonge ces travaux vers un cas d'usage critique et structuré : la simulation de pilotage d'avion de ligne, où les actions sont observables, horodatables et interprétables dans un cadre procédural. L'objectif principal de la thèse est de proposer un cadre formel et expérimental pour modéliser, identifier et analyser le comportement de pilotes en situation de stress à partir de traces multimodales. Le premier objectif sera de représenter les interactions pilote-cockpit sous forme de traces événementielles temporisées, en tenant compte des actions discrètes, des temporisations et de certaines variables continues. Le deuxième objectif sera d'intégrer à ces traces des indicateurs physiologiques afin de construire un modèle comportemental hybride, temporisé et probabiliste. Le troisième objectif sera d'identifier, à partir de données expérimentales, des motifs comportementaux communs entre pilotes et des variabilités interindividuelles. Le quatrième objectif sera de développer des méthodes de détection et de qualification des déviations comportementales observées lors de scénarios critiques. Enfin, le projet visera une validation expérimentale sur simulateur de pilotage, à partir de scénarios nominaux, dégradés et d'urgence.

Le candidat ou la candidate devra posséder une formation de niveau master en automatique, informatique, robotique, systèmes cyber-physiques, traitement de données ou mathématiques appliquées. Des connaissances en systèmes à événements discrets, automates, réseaux de Petri, identification de modèles, diagnostic ou apprentissage à partir de traces seront particulièrement appréciées. Une appétence pour les approches formelles, la modélisation mathématique et l'expérimentation est attendue.

Le projet nécessitant la manipulation de données hétérogènes, des compétences en programmation scientifique, notamment Python ou Matlab, seront utiles. Une sensibilité aux problématiques d'analyse de signaux, de synchronisation de données, de statistiques ou d'apprentissage automatique constituera un atout. Le candidat devra également être capable d'interagir avec des partenaires issus de disciplines différentes, notamment en instrumentation biomédicale, communication sans fil et facteurs humains. Une bonne capacité de rédaction scientifique en français et en anglais est attendue.