Un moniteur d'auto-école numérique est aussi efficace qu'un vrai, selon les chercheurs

L'intelligence artificielle peut révolutionner la formation des conducteurs. C'est également l'objectif de la collaboration entre NTNU, l'entreprise informatique Virtur et WAY AS à Trondheim, la seule auto-école norvégienne basée sur un simulateur.

Le projet a développé un système et un instructeur de conduite IA qui peuvent enseigner aux apprentis conducteurs comment conduire dans un simulateur de voiture grandeur nature.

Instructeur neutre, entraînement personnel

Un moniteur d'auto-école virtuel est parfaitement capable d'évaluer immédiatement les performances de l'apprenti conducteur au volant. Il peut également fournir un retour d'information totalement neutre en temps réel.

Cela permet d’éliminer ou de réduire les préjugés personnels envers l’apprenant qui pourraient influencer les commentaires donnés par un véritable instructeur dans une situation individuelle.

« Les moniteurs d'auto-école IA sont à égalité avec les moniteurs d'auto-école humains lorsqu'il s'agit d'évaluer systématiquement les apprentis conducteurs », explique Odd Erik Gundersen, professeur associé au département d'informatique de la NTNU.

Selon l'Organisation mondiale de la santé, près de 1,2 million de personnes meurent chaque année dans des accidents de la route. Il s'agit de la cause de décès la plus fréquente chez les enfants et les jeunes âgés de 5 à 29 ans. Les conducteurs les plus jeunes sont les plus exposés et les hommes ont trois fois plus de risques que les femmes d'être tués dans des accidents de la route.

Même de petites améliorations peuvent sauver de nombreuses vies. Alors que l’ONU s’est fixé pour objectif de réduire de moitié le nombre de décès sur les routes d’ici 2030, l’UE souhaite que ce chiffre soit aussi proche que possible de zéro d’ici 2050.

En Norvège, 118 personnes sont décédées dans des accidents de la route en 2023. Cette tendance au cours des deux dernières années va dans la mauvaise direction, c'est pourquoi les autorités norvégiennes intensifient également leurs efforts pour améliorer la sécurité routière.

477 scénarios de formation

Les chercheurs de la NTNU estiment qu’une amélioration des instructions de conduite pourrait être une possibilité. Le système qu’ils ont développé est basé sur un total de 477 scénarios de conduite impliquant trois situations de circulation différentes : manœuvres de dépassement, conduite en ville impliquant des carrefours à feux de circulation importants, et ronds-points et diverses situations de priorité.

L'objectif était que le système, c'est-à-dire l'instructeur virtuel, soit formé pour évaluer avec précision et objectivité divers scénarios de conduite. En même temps, il devait posséder des compétences et fournir un retour d'information aussi bon et précis que celui des véritables experts en formation de conduite.

Pour former et tester l’instructeur virtuel par rapport à la formation des conducteurs dans le monde réel, un total de 21 apprentis conducteurs et sept instructeurs ont participé à des séances de simulation.

Machine et humain : tout aussi précis

Selon le rapport publié dans Systèmes experts avec applications« Les résultats montrent que les évaluations et les commentaires de l'instructeur IA correspondent très bien à ceux des véritables experts dans ces situations. Cela confirme que le système peut fonctionner aussi précisément que les experts humains. »

Ces dernières années, l’intérêt pour la formation des conducteurs dans des simulateurs avec des instructeurs virtuels a augmenté, parallèlement à une technologie de plus en plus performante et à un matériel moins cher.

Malgré les nombreux avantages de cette technologie, la formation des conducteurs basée sur l’IA reste encore peu étudiée. L’attention est plutôt portée sur le développement de voitures autonomes.

Odd Erik Gundersen espère que ses recherches pourront contribuer à faire progresser le développement de la formation virtuelle des conducteurs.

« La formation sur simulateur permet de standardiser et de personnaliser plus facilement l'apprentissage des conducteurs. En même temps, le simulateur permet de s'assurer que tous les conducteurs sont exposés à différentes situations et qu'ils peuvent les gérer. De plus, des situations inhabituelles et dangereuses qui ne peuvent pas être testées dans le monde réel peuvent être pratiquées dans un simulateur », explique Gundersen.

Changer l'environnement selon les besoins

De plus, l'environnement virtuel autour du conducteur peut être modifié selon les besoins. Des situations de circulation complexes dans les grandes villes à la conduite sur les routes de campagne, tout peut être adapté aux besoins individuels des apprentis conducteurs.

Par exemple, l'instructeur de conduite IA peut sélectionner des situations sur lesquelles l'apprenti conducteur doit s'entraîner davantage. Étant donné que le stress diminue généralement notre capacité d'apprentissage, il est également possible d'éliminer le trafic ou d'autres facteurs de stress en cours de route.

Les chercheurs ont également montré que les commentaires de l’instructeur peuvent être adaptés au style d’apprentissage qui convient le mieux à l’apprenti conducteur.

Des cours de conduite moins chers ?

Les chercheurs soulignent que bon nombre de ces améliorations ne peuvent pas être mises en œuvre dans les cours de conduite actuels, où l'élève est au volant et l'instructeur sur le siège passager. Ils pensent également qu'une formation entièrement automatisée peut rendre les cours de conduite moins chers.

Le développement de ce type de modèles informatiques repose sur un travail de programmation complet et complexe. Le système développé par les chercheurs de la NTNU, les moniteurs d'auto-école et les professionnels de l'informatique se compose d'un système d'évaluation et d'un système de guidage. Le premier est en grande partie conçu comme un système basé sur des règles où l'IA utilise des règles prédéterminées pour prendre des décisions.

Cela diffère de l'apprentissage automatique pur, qui nécessite que les modèles soient alimentés par de grandes quantités de données afin d'être entraînés à agir comme souhaité. L'apprentissage automatique est une spécialisation dans le domaine de l'intelligence artificielle, où des méthodes statistiques sont utilisées pour permettre aux ordinateurs de trouver des modèles dans de grandes quantités de données. On dit que la machine « apprend » au lieu d'être programmée.

Le moniteur de conduite virtuel nécessite un système basé sur des règles, dans lequel il est facile de trouver du soutien et des explications pour les décisions qu'il prend.

C'est parce qu'il n'est pas seulement censé évaluer les performances de conduite de l'apprenti conducteur, mais doit également expliquer et justifier les bons ou mauvais retours et fournir des informations sur ce que l'apprenti conducteur doit améliorer.

Tout aussi bon que les collègues humains

Carrefours à feux de circulation, ronds-points et manœuvres de dépassement : ce sont les situations les plus difficiles pour les apprentis conducteurs.

Les évaluations effectuées par le système montrent une très forte corrélation avec les évaluations effectuées par les moniteurs d'auto-école professionnels. De plus, l'instructeur d'auto-école IA est aussi précis qu'un véritable moniteur pour identifier et fournir des commentaires sur les bonnes et les mauvaises décisions prises par les conducteurs en formation.

Étant donné qu’il existe peu de recherches évaluant la formation sur simulateur pour les apprentis conducteurs, les chercheurs de la NTNU pensent qu’ils ont désormais contribué à combler une lacune dans les connaissances.

Temps et argent

« Il y a des limites. Comme tout système basé sur des règles, notre plateforme est également confrontée à des défis exigeants », ont écrit les chercheurs dans leur article sur les travaux.

L'un des défis à relever est le processus complexe de développement et de gestion d'un ensemble complet et complexe de règles identifiant les nombreuses situations différentes auxquelles un conducteur est confronté dans la circulation. Cela signifie que le développement et la maintenance du système peuvent être à la fois longs et coûteux.

Présentation de la réalité mixte

Les 21 conducteurs en formation participant au projet ont chacun effectué trois essais. Ils sont assis dans une voiture équipée normalement et utilisent le volant et les pédales comme d'habitude.

Mais au lieu de rouler sur la route avec le reste du trafic, la voiture est montée sur une plateforme mobile entourée de projecteurs, créant un environnement de circulation virtuel de tous les côtés. Une caméra capture tout ce que font les apprentis conducteurs, même la façon dont ils bougent leurs yeux pendant la leçon de conduite.

NTNU, WAY AS et Virtur souhaitent rendre le système encore meilleur en adoptant la dernière technologie de réalité virtuelle et mixte (MR).

La réalité mixte est une technologie émergente qui permet aux utilisateurs de porter des casques équipés d’une technologie avancée de suivi oculaire, combinant réalité virtuelle (RV) et réalité augmentée (RA). La RV permet aux utilisateurs de naviguer dans un espace entièrement imaginaire, un environnement artificiel qui n’existe que sous forme visuelle et non dans la vie réelle. Elle est utilisée dans tous les domaines, des jeux et du divertissement à la médecine et aux opérations militaires (adobe.com). Dans la réalité augmentée, du contenu supplémentaire est superposé au monde réel qu’un joueur ou un utilisateur voit devant lui.

Les réglementations entravent les moniteurs de conduite IA

Les chercheurs estiment que cela permettra une formation encore plus personnalisée, efficace et adaptée à chaque apprenti conducteur. Les personnes qui ont besoin de s'entraîner à conduire autour des ronds-points peuvent effectuer 30 tentatives en 30 minutes.

Ils estiment que leur travail met en évidence l’énorme potentiel de l’utilisation de l’IA pour révolutionner la formation des conducteurs. Ils vont jusqu’à parler d’un changement de paradigme. Un changement de paradigme est un changement révolutionnaire des hypothèses et des principes fondamentaux d’un domaine, comme la science.

« La réglementation norvégienne stipule que la formation à la conduite doit être effectuée dans une voiture, ce qui signifie qu'elle ne peut pas être effectuée dans un simulateur. Par conséquent, si l'utilisation d'instructeurs de conduite numériques modifie la manière dont la formation est réellement effectuée, la réglementation doit être modifiée », explique Odd Erik Gundersen, professeur associé à la NTNU.