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ARTEFACT

Study and design of digital devices for sensory substitution and extended cognition


About the Project

French below

In recent years, the massive growth in the number of connected devices has led to changes in usage and behaviour among their users. After integrating our everyday devices and transport systems, miniaturized digital systems have been able to offer services as close as possible to the human being. Initially worn for sports or medical surveillance purposes, these devices will soon be incorporated as prostheses in order to compensate for certain deficient organs, or even to increase certain perceptual or cognitive functions. The question then arises of their learning, appropriation, and integration into their daily environments by those who use them.

The question will arise all the more with future digital systems in the still prototype state, which will behave like brain extensions to aid cognition or sensory substitution. The possibilities of these new, technologically advanced connected objects already amaze as much as they frighten. Today, converging technological advances in miniature antennas and low-power electronics have made it possible to develop innovative systems within UCA whose services (location or monitoring) are transforming the activities where they are implemented. Tomorrow, this effect will be multiplied with the next technologies developed in the LEAT laboratory, which will be able to combine AI and artificial electronic neural networks capable of learning or even to directly communicate with biological neurons. The partners in the ARTEFACT project propose that this subject, often imposed by industrial companies or simplified by the media, should finally be treated and reappropriated by the University in an interdisciplinary manner.

ARTEFACT brings together researchers and teacher-researchers in electronics, sociologists, psychologists, computer scientists and neuroscientists. The objective is to go from the design of new devices to the support of their implementation. One thesis will focus in particular on the interconnection of biological neurons - artificial neurons in order to compensate for deficient cognitive functions in the long term, such as the sense of balance for example. In parallel, the team will build hypotheses to think and anticipate applications, on the psychological, social and ethical levels, by answering questions of functionality, experience and acceptability, i.e.: How does the human-prosthetic system operate? What is the experience with such a device? How does human-prosthetic coupling fit into real application contexts? To this end, ARTEFACT will identify devices sufficiently close to the future technology on the precise dimensions that the team wishes to explore. Then it will be necessary to submit to experimentation, in laboratory and natural situations, these devices acting as digital artefacts with an increasing level of cognitive assistance (scafolding).

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Depuis quelques années, la croissance massive du nombre d’appareils connectés a conduit à des changements d’usage et de comportement chez leurs utilisateurs. Après avoir intégré nos appareils du quotidien et nos systèmes de transport, les systèmes numériques miniaturisés ont été en mesure d’offrir des services au plus proche de l’être humain. Tout d’abord portés à des fins de surveillance sportives ou médicales, ces dispositifs seront bientôt incorporés en tant que prothèses afin de suppléer à certains organes déficients, voire d’augmenter certaines fonctions perceptives ou cognitives. La question se pose alors de leur apprentissage, de leur appropriation, et de leur intégration dans leurs environnements quotidiens par ceux qui les utilisent.

La question se posera d’autant plus avec les futurs systèmes numériques à l’état encore de prototypes qui se comporteront comme des extensions cérébrales d’aide à la cognition ou de suppléance sensorielle. Les possibilités de ces nouveaux objets connectés à la pointe de la technologie émerveillent déjà autant qu’ils effraient. Aujourd’hui, les avancées technologiques convergentes des antennes miniatures et de l’électronique faible consommation ont permis de développer au sein d’UCA des systèmes innovants dont les services (localisation ou monitoring) transforment les activités où ils sont mis en oeuvre. Demain, cet effet se trouvera démultiplié avec les prochaines technologies développées au sein du laboratoire LEAT qui seront en mesure d’y associer IA et réseaux de neurones artificiels électroniques capables d’apprentissage voire de communication directe avec les neurones biologiques. Les partenaires du projet ARTEFACT proposent que ce sujet, souvent imposé par les géants américains ou simplifié par les médias, soit enfin traité et réapproprié par l’Université de manière interdisciplinaire.

ARTEFACT associe pour cela des chercheurs et enseignants-chercheurs électroniciens, sociologues, psychologues, informaticiens et scientifiques des neurosciences. L’objectif est d’aller de la conception de nouveaux dispositifs à l’accompagnement de leur mise en oeuvre. Une thèse s'intéressera notamment à l'interconnection neurones biologiques - neurones artificiels en vue de suppléer à long terme des fonctions cognitives déficientes comme le sens de l'équilibre par exemple. En parallèle l’équipe construira les hypothèses permettant de penser et d’anticiper les applications, sur les plans psychologique, social et éthique, en répondant aux questions de fonctionnalité, d’expérience, et d’acceptabilité, c’est-à-dire : Comment le système humain-prothèse opère-t-il ? Quelle est l’expérience qui est faite d’un tel dispositif ? Comment le couplage humain-prothèse s’intègre-t-il dans des contextes d’application réels ? Pour cela ARTEFACT identifiera des dispositifs suffisamment proches de la future technologie sur les dimensions précises que l'équipe souhaite explorer. Ensuite il conviendra à soumettre à l’expérimentation, en laboratoire et en situations naturelles, ces dispositifs agissant comme artefacts numériques de niveau croissant d’assistance cognitive (scafolding).

 

Principal Investigator

Daniel Gaffé, LEAT

Project's partners

  • Bernard Conein, MSHS, UCA / USR 3566 CNRS
  • Manuel Boutet, Gredeg, UCA / UMR 7321 CNRS
  • Alexandre Muzy, I3S, UCA / UMR 6070 CNRS
  • Franck Grammont, LJAD, UCA / UMR 7351 CNRS
  • Xavier Corveleyn, LAPCOS, UCA / UMR 7320 CNRS
  • Yoshiho Ikeuchi, Université de Tokyo

Industrial partners

  • Société Ellcie-Healthy
  • Société Nively

Project Duration

October 2018- September 2021

Total amount

 208 000 euros

Related documentation

Project's Presentation delivered at the Scientific Day (September 2018)