Dissertations / Theses on the topic 'Contrôle sensorimoteur de la parole'
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Li, Jinyu. "Interaction entre structure rythmique et sens d’agentivité en production de la parole." Electronic Thesis or Diss., Paris 3, 2023. http://www.theses.fr/2023PA030119.
Abstract:
Pour s'adapter aux imprévus lors de la production de la parole, le système moteur intègre les informations sensorielles (ex. le retour auditif), et bénéficie du groupement rythmique, qui est caractérisé par la prosodie. Cependant, le système sensorimoteur d'un locuteur traite différemment les événements acoustiques relatifs à sa propre voix par rapport à ceux d'autrui. Cette thèse vise à examiner la flexibilité de la production de la parole en analysant le rôle organisateur de la prosodie et la sensation subjective d'un locuteur sur le contrôle de sa voix (c.-à-d. le sens d'agentivité relatif à sa voix).Des expériences des perturbations du retour auditif ont été menées chez des locutrices francophones. Avec le retour auditif retardé (DAF), la différence de durée entre les voyelles accentuées et non accentuées s'est accrue, soulignant une plus grande flexibilité durant la production des accents. De plus, le DAF a induit une réorganisation du rythme de la parole avec un renforcement du groupement syllabique. Avec un décalage continu de la fréquence fondamentale (f0) du retour auditif, la majorité des locutrices ont aligné leur f0 sur celle modifiée du retour auditif, suggérant que leur système sensorimoteur aurait traité la voix perçue comme une entrée externe. La présence simultanée du DAF et d'un décalage de la f0 a entraîné une réduction des effets du DAF par rapport à la condition sans décalage de la f0. Cette observation suggère une réduction du sens d'agentivité relatif à la voix chez les locutrices, ainsi qu’une interaction entre l'organisation rythmique et le sens d’agentivité dans les processus sensorimoteurs de production de la paroleTo adapt to unforeseen circumstances during speech production, the motor system integrates sensory information (e.g., auditory feedback) and benefits from rhythmic grouping, which is characterized by prosody. However, a speaker's sensorimotor system processes acoustic events related to their own voice differently from those of others. This thesis aims to examine the flexibility of speech production by analyzing the organizing role of both prosody and a speaker's subjective sensation of control over his voice (i.e., the sense of agency related to his voice).Experiments of auditory feedback perturbations were conducted with French-speaking female speakers. With delayed auditory feedback (DAF), the duration difference between accented and unaccented vowels increased, highlighting greater flexibility during accent production. Furthermore, DAF induced a reorganization of speech rhythm with enhanced syllabic grouping. With a constant shift in the fundamental frequency (f0) of auditory feedback, the majority of female speakers aligned their f0 with the modified auditory feedback, suggesting that their sensorimotor system processed the perceived voice as an external input. The simultaneous presence of DAF and an f0 shift resulted in a reduction of DAF effects compared to the condition without an f0 shift. This observation suggests a reduction in the sense of agency related to the voice among female speakers, as well as an interaction between rhythmic organization and sense of agency in sensorimotor processes of speech production
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Grabski, Krystyna. "Les cartes sensorimotrices de la parole : Corrélats neurocognitifs et couplage fonctionnel des systèmes de perception et de production des voyelles du Français." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00753249.
Abstract:
LES CARTES SENSORIMOTRICES DE LA PAROLE : Corrélats neurocognitifs et couplage fonctionnel des systèmes de perception et de production des voyelles du Français --- La parole est construite sur un jeu de correspondances entre représentations sensorielles et articulatoires, notamment lors de l'acquisition du langage les premières années de vie. Par l'utilisation de l'imagerie par résonance magnétique fonctionelle, l'objectif premier de nos travaux était de déterminer, chez l'adulte, un possible couplage fonctionnel des systèmes de perception et de production des voyelles du Français, considérées comme unités élémentaires de la parole. En parallèle, nos travaux devaient permettre de clarifier les structures cérébrales liées au contrôle moteur orofacial de mouvements simples supralaryngés et, à l'aide de la technique de stimulation magnétique transcrânienne, de déterminer une possible implication causale des régions sensorielles et motrices lors de la perception de la parole. Nos travaux ont permis de souligner l'implication des régions sensorielles et motrices aussi bien lors de la réalisation des gestes orofaciaux que lors de la production et de la perception des voyelles. La mise en évidence d'un effet d'adaptation pour ces régions motrices, auditives et somatosensorielles lors de l'écoute ou de la réalisation répétée d'une même voyelle ou d'un même geste suggère de plus l'existence de boucles sensorimotrices communes, impliquées dans des mécanismes adaptatifs de contrôle en ligne des gestes de parole perçus et produits. Enfin, nous avons pu démontrer le rôle causal et fonctionnel des régions sensorielles et motrices de la voie dorsale lors de la catégorisation de sons de parole. Pris ensemble, nos travaux soulignent la nature distribuée sensorimotrice des représentations cérébrales des unités de parole. Mots clés: perception et production de la parole, voyelles, contrôle moteur orofacial, interactions sensorimotrices, représentations et cartes neurocognitives, IRMf, TMS.
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Caudrelier, Tiphaine. "Transfert d’apprentissage sensorimoteur et développement des unités de parole." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAS008.
Abstract:
Le contrôle moteur a traditionnellement été étudié séparément des autres processus cognitifs qui sous-tendent la parole, dans la lignée de théories de la cognition présentant le cerveau comme un ensemble de modules relativement indépendants (Fodor & Pylyshyn, 2007). Cependant les recherches autour de la cognition incarnée (Varela, Thompson, & Rosch, 1991) et située (Barsalou, 2008), ainsi que des systèmes dynamiques (Smith & Thelen, 2003), menées ces trois dernières décennies soulignent que la cognition ne peut pas être considérée séparément d’un corps et de son environnement. Ce cadre constitue une source d’inspiration pour cette thèse et une motivation pour étudier les processus sensorimoteurs de la parole en lien avec les autres processus cognitifs.La parole peut-être décomposée en séquence d’unités linguistiques structurées sous forme d’une hiérarchie. Nous soutenons que ces unités sont ancrées dans des représentations sensorimotrices, associant une structure linguistique avec des informations perceptives et motrices. Ces unités correspondent-elles à des mots ? Des syllabes ? Des phonèmes ? Pour sonder les représentations assurant l’articulation de la parole, nous proposons d’utiliser un paradigme d’apprentissage auditorimoteur basé sur la perturbation du retour auditif (Caudrelier & Rochet-Capellan, accepté). Ce paradigme permet de modifier chez un locuteur des représentations sensorimotrices spécifiques, les représentations qui sous-tendent la production d’un item d’entrainement, par exemple un mot. Nous faisons ainsi l’hypothèse que si cette modification affecte la prononciation d’un autre mot, cela veut dire que la production de ce mot s’appuie sur une partie de ces représentations. Ainsi, l’observation du transfert d’apprentissage permet de révéler la structure de représentations qui assurent la production de parole.Une première étude chez l’adulte montre que le transfert d’apprentissage auditorimoteur a lieu à la fois aux niveaux du phonème, de la syllabe et du mot (Caudrelier, Schwartz, Perrier, Gerber, & Rochet-Capellan, 2018). Ces observations suggèrent que ces unités co-contribuent à l’articulation de la parole chez l’adulte. Les résultats sont mis en perspective par rapport aux théories et modèles de production de parole. Une 2ème expérience suggère que la modalité de présentation du stimulus (un mot à lire ou une image à dénommer) peut influencer le transfert d’apprentissage auditorimoteur (Caudrelier, Perrier, Schwartz, & Rochet-Capellan, 2018). Une 3ème étude chez des enfants de 4-5 ans et de 7-8 ans montre que les représentations du phonème émergent avant l’acquisition de la lecture (Caudrelier et al., en révision). De plus, un lien entre adaptation à la perturbation auditive et conscience phonologique est mis en évidence dans les deux groupes d’âge. Le potentiel caractère prédictif ou causal de ce lien est discuté.En conclusion, cette thèse exploite un outil original et productif pour explorer les représentations de la parole et étudier leur développement. Ce travail pourrait avoir des implications cliniques, pour la rééducation de la parole, et pour la dyslexie développementale. Il met en évidence des liens entre les niveaux sensorimoteurs, linguistiques et contextuels qui questionnent la nature des représentations qui sous-tendent la paroleSpeech motor control has traditionally been studied apart from other cognitive processes underlying speech production, since first cognitive theories presented the brain as a set of relatively independent modules (Fodor & Pylyshyn, 2007), taken apart from the body. However developments in embodied cognition (Varela, Thompson, & Rosch, 1991), grounded cognition (Barsalou, 2008) and dynamic systems (Smith & Thelen, 2003) occurred in the last three decades underline that cognition cannot be considered separately from a body and its environment. These frameworks constitute an inspiration for this thesis and a motivation to study motor control and sensorimotor processes in relation to other cognitive processes. Whether linguistic structures are grounded in sensorimotor processes will be an underlying question.A spoken message can be decomposed into sequences of linguistic units hierarchically structured. We argue that these speech units are grounded in sensorimotor representations, associating linguistic structures with auditory and motor information. Do these units correspond to words? Syllables? Phonemes? To probe the building blocks of speech production, we propose to use a paradigm of auditory-motor learning based on auditory feedback perturbation (Caudrelier & Rochet-Capellan, in press). This paradigm actually enables to change specific internal sensorimotor representations in speakers. Adaptation induces updating sensorimotor representations underlying the production of the training item. We assume that if this change affects the pronunciation of another word, it means that this word uses some of these updated representations. Thus, transfer patterns may reveal the structure of representations at stake.A first study in adults shows that transfer of auditory-motor learning occurs at word, syllable, and phoneme levels in parallel (Caudrelier, Schwartz, Perrier, Gerber, & Rochet-Capellan, 2018). These observations suggest that all these units may co-contribute to the organization of speech articulation in adult speakers. Experimental results are discussed in the light of existing theories and models of speech production. A second experiment suggests that whether a speaker reads a word aloud or names a picture may have an influence on the transfer of auditory-motor learning (Caudrelier, Perrier, Schwartz, & Rochet-Capellan, 2018). A third study in 4- to 5-year-old and 7- to 8 year-old children investigates whether phoneme sensorimotor representations may emerge during reading acquisition, or prior to it (Caudrelier et al., in revision). The observed transfer patterns suggest that phoneme representations emerge before reading acquisition, as a consequence of speech experience. Moreover, we found a relationship between adaptation to auditory perturbation and phonological awareness scores in both age groups. This suggests a link between sensorimotor representations and more explicit phonological representations. The potential causal or predictive nature of this link is discussed.Overall, this work exploits an original and fruitful tool to probe speech representations and study their development. It may have clinical implications with regards to speech rehabilitation, as well as developmental dyslexia. It also highlights connections between speech sensorimotor level and higher linguistic and contextual levels that further question the nature of speech representations
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Brerro-Saby, Christelle. "Espèces réactives de l'oxygène et contrôle sensorimoteur musculaire." Aix-Marseille 2, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX20691.
Abstract:
Le contrôle sensorimoteur est le fondement des adaptations musculaires à l’environnement. L’hyperproduction des espèces réactives de l’oxygène (ROS) est le lieu commun de la suractivité physique en condition de normoxie et de l’hyperoxie. L’hyperoxie potentialise cette production de ROS. Notre travail de thèse avait pour but de montrer les conséquences du stress oxydatif sur le système sensorimoteur. Nous avons émis l’hypothèse que les ROS pouvaient intervenir dans les phénomènes de modulation de la transduction du signal nerveux par les fuseaux neuromusculaires (FNM) et les afférences du groupet IV (métaborécepteurs). Chez l’Homme sain, nos études ont associé des méthodes d’électrophysiologie non invasives (réponse tonique à la vibration ou TVR, explorant la boucle réflexe fusoriale ; onde M ; réflexe d’Hoffman ou H ; analyse spectrale de l’électromyogramme ou EMG) et des dosages sanguins d’acide lactique, de marqueurs du stress oxydatif (substances réactives à l’acide thiobarbiturique ou TBARS, et acide ascorbique réduit ou RAA) et d’une protéine de stress (Hsp27). Ces mesures ont été effectuées au repos et après un exercice de handgrip conduisant à la fatigue, en conditions de normoxie ou d’hyperoxie normobare. Les résultats de nos trois études humaines ont montré : 1) en condition de normoxie et indépendamment de toute modification de la commande motrice centrale, une réduction de TVR traduisant une dépression des propriétés de transduction des FNM, associée à l’hyperproduction d’acide lactique. Cette réponse dépressive initiale est suivie d’une facilitation de TVR, concomitante de l’hyperproduction des ROS. Les modifications biochimiques induites par l’exercice (acidose et stress oxydatif) influencent donc la mécanosensibilité ; 2) en condition d’hyperoxie et chez le sujet au repos, une facilitation de la conduction nerveuse périphérique (onde M) et centrale (réflexe H) associée à une diminution de TVR. L’hyperoxie produit un stress oxydatif et élève le taux sanguin d’Hsp27 ; 3) en condition d’hyperoxie et chez l’individu maintenant un handgrip statique, le stress oxydatif faisant suite à l’exercice est aboli et la réponse des Hsp27 est doublée. Ainsi la combinaison de deux circonstances extrêmes (hyperoxie et exercice) semble induire une réponse adaptative, protégeant le muscle contre une production excessive des ROS, semble-t-il en rapport avec le rôle des protéines chaperonnes (Hsp). Chez le Rat, nous avons combiné l’enregistrement de l’activité des FNM et des fibres IV ou métaborécepteurs du nerf péronier commun et des dosages intramusculaires (isoprostanes, cytokines IL-6), et étudié les modifications de ces variables à la stimulation électrique fatigante, à l’injection d’un oxydant majeur (péroxyde d’hydrogène, H2O2) et /ou d’un antioxydant (superoxyde dismutase, SOD). Ces études confirment l’intervention des ROS dans la modulation des messages afférents d’origine musculaire. Ainsi, les ROS sont un stimulus efficace aussi bien des FNM que des afférences musculaires de type IV. En conclusion, les résultats obtenus chez l’Homme et chez l’animal mettent en avant le rôle clé des ROS, dans la régulation du contrôle sensorimoteur par les afférences métabosensibles ou mécanosensibles. Ceci suggère la possibilité d'un effet bénéfique des ROS qui pourrait intervenir dans les adaptations de la commande sensorimotrice musculaire à l'exercice.
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Bonnard, Mireille. "Contrôle volontaire d'un automatisme sensorimoteur : la locomotion humaine." Aix-Marseille 2, 1991. http://www.theses.fr/1991AIX22029.
Abstract:
L'ensemble de ces travaux s'intéresse aux problèmes fondamentaux poses par les capacités d'adaptation intentionnelle de la locomotion, qui associées aux capacités d'adaptation reflexe, confèrent son efficacité a ce comportement. Afin de dégager dans le comportement des facteurs élémentaires d'origine synergique et/ou dynamique de facteurs cognitifs d'origine volontaire, nous avons pose a l'automatisme des problèmes a priori non solubles par une simple modulation de son activité. Le travail expérimental se subdivise en trois parties. La première série d'expériences porte sur des modifications des conditions dynamiques (ajout de masses ou de forces externes) affectant sélectivement l'une ou l'autre des phases du cycle. La deuxième série d'expériences porte sur la dissociation volontaire d'une relation caractéristique liant amplitude et fréquence d'enjambée. La troisième série d'expériences porte sur les bases afférentielles du contrôle locomoteur, nous envisageons ici une éventuelle contribution spécifique du flux optique. Les capacités de contrôle intentionnel de la locomotion consistent essentiellement a maitriser l'amplitude d'enjambée pour l'adapter aux aléas du terrain tout en gardant le contrôle de la vitesse et de la direction du déplacement. L'idee principale qui ressort de ce travail est que le réglage intentionnel de l'activité synergique permet essentiellement la production d'un rythme; si l'amplitude automatiquement associée a ce rythme n'est pas adaptée a l'environnement elle est modulée, dans les limites fixées par les propriétés physiques du système effecteur, par une commande indépendante d'allongement ou de raccourcissement de l'enjambée.
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Imbeault, Marie-Andrée. "Caractérisation du frisson chez l’humain et ses effets sur les comportements sensorimoteurs." Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2014. http://hdl.handle.net/10393/31461.
Abstract:
La présente thèse de doctorat caractérise le frisson chez l’humain en plus d’évaluer les effets d’une exposition au froid et du frisson sur le contrôle sensorimoteur. Quatre études ont été complétées : la première a déterminé l’influence de la périphérie dans la modulation du frisson lors de changements rapides de la température environnementale, la deuxième a caractérisé le signal efférent du frisson en s’attardant à la cohérence bilatérale et entre les muscles du même côté du corps, la troisième a évalué l’effet d’une modalité d’entraînement sur le patron de frisson et la quatrième a déterminé l’effet d’une exposition locale au froid et l’effet du frisson sur la dextérité manuelle et la prise de précision (pouce-index). La première étude a déterminé que les thermorécepteurs cutanés jouent un rôle majeur dans la modulation du frisson chez l’humain puisqu’une inhibition systématique du frisson lors des périodes des expositions à 33 ºC a été observée et ce, malgré des températures de la peau bien en-dessous des températures observées en situation thermoneutres. Les résultats de la deuxième étude suggèrent que la voie réticulospinale est la voie efférente du frisson chez l’humain vue le parallèlle entre son anatomie et la coordination des signaux musculaires au niveau des deux composantes du frisson. La troisième étude suggère que la modalité d’entraînement, endurance et résistantce, n’affecte pas le patron de frisson et que l’origine de ce dernier semble inhérente au système neuromusculaire. La quatrième étude a observé que les effets néfastes du froid semblent être liés à la nature de la tâche. Somme toute, le frisson chez l’humain semble avoir un effet détériorant tant sur le contrôle sensorimoteur, dû aux tremblements, que sur le contrôle postural du tronc et des bras, dû à la généralisation des bouffées demandant une activation musculaire additionnelle.
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Jégou, Mathieu. "Coordination des tours de parole par le couplage sensorimoteur continu entre utilisateurs et agents." Thesis, Brest, 2016. http://www.theses.fr/2016BRES0061/document.
Abstract:
Nous présentons dans cette thèse un modèle pour la coordination de la parole dans des interactions dyadiques utilisateur-agent. Selon une approche courante, coordonner la parole reviendrait à éviter les recouvrements de parole et à minimiser les moments de silence entre deux tours, ceci pour rendre plus fluide l’interaction avec l’agent et améliorer l’expérience de l’utilisateur en interaction dialogique avec l’agent. Les interactions humaines montrent néanmoins une coordination plus complexe avec des recouvrements de parole compétitifs ou non compétitifs et des moments de silences longs. Selon notre approche, c’est en permettant cette diversité des situations que nous verrons émerger, entre l’utilisateur et l’agent, une interaction plus fluide et plus crédible, améliorant l’expérience de l’utilisateur avec l’agent. Les échanges de paroles sont néanmoins, par nature, complexes, la coordination se faisant par l’interaction entre locuteur et auditeur plus que par un participant en particulier. Pour capturer cette complexité, nous avons élaboré un modèle mettant l’accent sur une coordination de la parole basée sur un couplage sensorimoteur continu. Sur la base de ce couplage sensorimoteur, le comportement de l’agent n’est pas entièrement contrôlé par ce dernier, mais est émergent de l’interaction entre les participants. Nous montrons la capacité de notre modèle à faire émerger les différentes situations liées à la coordination de la parole humaine à la fois dans une interaction entre deux agents et dans une interaction utilisateur-agentIn this thesis, we present a model for the coordination of speaking turns in dyadic interactions between users and agents. According to a common view, to coordinate turns means avoiding overlaps and reduces silences between turns. By optimizing turn transitions between users and agents, the user’s experience is expected to be improved. However, observations of human conversations show a more complex coordination of speaking turns between users and agents: awkward silences and overlaps, competitive or not, are common. In order to improve the credibility and the naturalness of the interaction, we must observe the same variability of situations in a user-agent interaction. Nevertheless, coordination of speaking turns is, by nature, complex, the coordination is managed by the interaction between participants more than controlled by one participant alone. To capture this complexity, we elaborated a model emphasizing the continuous sensory-motor coupling existing between the user and the agent. As a result of this sensory-motor coupling, the behavior of the agent is not entirely controlled by the agent but is an emergent property of the interaction between the user and the agent. We show the capacity of our model to make emerge the different situations linked to the coordination of speaking turns in interactions between two agents and between one user and one agent
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Couraud, Mathilde. "Etude du contrôle sensorimoteur dans un contexte artificiel simplifié en vue d'améliorer le contrôle des prothèses myoélectriques." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0287/document.
Abstract:
L'amputation du membre supérieur, dont la prévalence est comparable à celle des maladies orphelines, induit chez les patients une perte considérable d'autonomie dans la majorité des tâches simples de la vie quotidienne. Pour pallier ces difficultés, les prothèses myoélectriques actuelles proposent une multitude de mouvements possibles. Cependant, leur contrôle non intuitif et lourd cognitivement requiert un apprentissage long et difficile, qui pousse une proportion importante de patients amputés à l'abandon de la prothèse. Dans cette thèse, nous avons cherché à identifier l'origine des difficultés et les manques du contrôle myoélectrique en comparaison au contrôle sensorimoteur naturel, dans le but à terme de proposer de meilleures solutions de restitution et de suppléance. Pour cela, nous avons manipulé diverses conditions expérimentales dans un contexte d'interface homme-machine simplifié où des sujets non amputés contrôlent un curseur sur un écran à partir de contractions isométriques, i.e. des contractions qui n'engendrent pas de mouvement. Cette condition isométrique nous a permis de nous approcher de la condition de la personne amputée contrôlant sa prothèse à partir de l'activité électrique (EMG) de ses muscles résiduels, en absence de mouvement articulaire. Durant une tâche d'atteinte de cible, nous avons entre autre démontré le bénéfice d'une adaptation conjointe du décodeur qui traduit les activités EMG en mouvement du curseur, venant s'ajouter à la propre adaptation du plan de mouvement des sujets en réponse à des perturbations orientées. De plus, il a été mis en évidence que ce bénéfice est d'autant plus important que la dynamique d'adaptation artificielle du décodeur s'inspire de celle de l'Homme. Dans des tâches d'acquisition et de poursuite de cible, impliquant davantage les mécanismes de régulation en ligne du mouvement, nous avons mis en évidence l'importance d'une congruence immédiate entre les informations sensorimotrices et la position du curseur à l'écran pour permettre des corrections rapides et efficaces. Dans une condition où le niveau de bruit du système est relativement faible, comme avec l'utilisation du signal de forces plus stable que l'habituel signal EMG, cette congruence explique, en partie, la supériorité d'un contrôle d'ordre 0 (i.e. position) sur un contrôle d'ordre 1 (i.e.} vitesse). Cependant, dès lors que le niveau de bruit est trop important, ce qui est le cas avec le signal EMG, le filtrage induit par l'intégration nécessaire au contrôle vitesse fait que celui-ci devient plus performant que le contrôle position. L'ensemble de ces résultats suggèrent qu'un décodeur adaptatif et intuitif, respectant et suppléant au mieux les boucles du contrôle sensorimoteur naturel, est le plus à même de faciliter le contrôle des futures prothèsesUpper limb amputation, although quite rare, induces enormous loss of autonomy for patients in most daily life activities. To overcome this loss, current myoelectric prosthesis offers a multitude of possible movements. However, current controls of these movements are typically non-intuitive and cognitively demanding, leading to a high abandon rate in response to the long and tedious learning involved. In this thesis, we aimed at identifying difficulties and gaps associated with myoelectric controls when compared to natural sensorimotor control, with the long term goal of informing the design of better solutions for prosthesis control. To do so, we manipulated several experimental conditions in a simplified human-machine interface, where non-amputated subjects controlled a cursor on a computer screen from isometric contractions, i.e. muscle contractions produced in the absence of joint movement. This isometric condition was designed to get closer to a situation in which an amputee controls a myoelectric prosthesis using electrical activity (EMG) of his/her residual muscles, without movement of the missing limb. During aiming movements, we demonstrated the benefits of adapting the decoder that translate muscle activities into cursor movement in conjunction with the own subject’s adaptation of the planned movement direction in response to oriented perturbations. Furthermore, these benefits were showed to be even more important as the artificial decoder adaptation was inspired by the modeled adaptation of a human. In reaching and tracking movements toward fixed and moving targets, which increasingly involve online movement regulations, we revealed the importance of an immediate congruency between sensorimotor information and the cursor position on the screen for timely and efficient corrections. For conditions in which the level of noise associated with the control signal is relatively low, such as when using force that is more stable than the usual EMG signal used, this congruency partly explains the better performance obtained with zero order control (i.e. position) when compared to first order control (i.e. velocity). However, when the noise level increases, as is the case with EMG signals, the filtering property associated with the integration involved in a velocity control elicits better performances than with a position control. Taken together, these results suggest that intuitive and adaptive decoder, that supplies and judiciously complements natural sensorimotor feedback loops, is promising to facilitate future prosthesis controls
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Deborne, Renaud. "Modélisation de l'adaptation des conducteurs au comportement du véhicule et expérimentations sur simulateur." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00453301.
Abstract:
Lorsqu'un conducteur prend en main un nouveau véhicule, celui-ci risque de présenter un comportement routier différent. Pour autant cela ne nécessite pas d'apprentissage particulier de la part du conducteur et il sera très rapidement capable de maîtriser ce véhicule. Cet acte anodin révèle une capacité propre aux systèmes biologiques qui s'étend pour l'être humain, bien au-delà du champ spécifique de la conduite automobile. En effet, nous sommes dans nos gestes quotidiens confrontés continuellement à un environnement changeant. Nos capacités d'apprendre confèrent à nos connaissances sur le monde et sur notre interaction avec celui-ci une plasticité qui se révèle essentielle. Mais ces capacités ne sont pas infinies et la détermination de leurs limites présente un réel défi pour les constructeurs automobiles qui proposent de plus en plus fréquemment des systèmes embarqués pouvant modifier le comportement dynamique du véhicule. Par ailleurs, l'étude de l'adaptation d'un conducteur à un comportement imprévisible du véhicule ou d'un de ses systèmes d'aide à la conduite peut se révéler complexe à mettre en place, coûteuse en instrumentation voire dangereuse. L'avènement des outils de simulation et de réalité virtuelle permet aujourd'hui de contourner certaines de ces limitations. Toutefois, la conduite d'expérimentations exhaustives quant aux types d'évènements possibles avec un nombre de sujets suffisamment important pour être pertinent en regard de la diversité des profils de conducteurs est impossible. L'utilisation de modèles, de comportement du conducteur est donc nécessaire. Cependant de tels modèles dotés de capacités adaptatives sont encore trop peu nombreux. De ce constat nous nous proposons dans cette étude d'établir un modèle de conducteur ayant la propriété de pouvoir intégrer des modifications de l'environnement. Plusieurs hypothèses existent sur la manière dont le système nerveux central peut réagir à de tels évènements. Nous identifions en particulier la stratégie de mise à jour de modèle interne et celle de modulation de l'impédance des membres. Nous intégrons au sein de notre modèle ces deux stratégies afin de lui conférer une certaine cohérence physiologique mais aussi pour en étudier les performances propres. Nous proposons alors une méthodologie pour l'étude de l'adaptation sensorimotrice des conducteurs que nous appliquons au cas de la conduite en virage. Nous établissons ainsi un nouveau modèle adaptatif de la tâche de conduite pour le contrôle latéral. Nous proposons également une calibration des différents paramètres de ce modèle. Nous réalisons alors deux expérimentations mettant en lumière les capacités d'adaptation des conducteurs. Puis, nous montrons de quelle manière notre modèle permet d'apporter des éléments de réponse sur les mécanismes responsables de cette adaptation. Enfin nous suggérons une application de aux études de sûreté de fonctionnement.
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Deffains, Marc. "Rôle du striatum sensorimoteur dans le contrôle des séquences motrices automatisées chez le primate." Thesis, Aix-Marseille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX10087.
Abstract:
Le striatum, tout particulièrement sa région sensorimotrice, est connu pour jouer un rôle crucial dans l’expression de routines motrices qui nécessitent la réalisation d’une suite de mouvements. Dans ce travail, nous avons étudié la contribution respective des neurones efférents et des interneurones cholinergiques du striatum dans les processus qui sous - tendent l’expression de séquences motrices automatisées, en enregistrant l’activité unitaire de ces deux populations neuronales chez des singes entraînés à effectuer des mouvements d’atteinte manuelle de cibles. Par cette approche, nous avons examiné les modifications d’activité de ces neurones lors d’un changement des conditions de performance durant la réalisation de la séquence de mouvements. Ainsi en manipulant l’ordre habituel ou la structure temporelle de la séquence, nous avons montré, au sein du striatum sensorimoteur, que les neurones efférents et les interneurones cholinergiques participent au traitement des informations spatiales et temporelles qui caractérisent une séquence motrice automatisée. Par ailleurs, nous avons montré que ces deux populations neuronales sont différentiellement activées lorsque l’ordre de la séquence est visuellement spécifié ou déterminé sur la base d’informations mémorisées. Ces résultats apportent des informations essentielles pour mieux comprendre les mécanismes neuronaux impliqués, au niveau du striatum sensorimoteur, dans le contrôle des séquences motrices automatiséesIt is well known that the striatum, especially its sensorimotor part, is involved in the expression of motor skills which require the production of a sequence of movements. In this study, we addressed the respective contribution of efferent neurons and cholinergic interneurons of the striatum in the processes underlying the expression of motor sequences, by recording single unit activity of these two neuronal populations in monkeys performing sequential arm reaching movements. By this experimental approach, we examined activity modulations of these neurons during a change in the conditions of performance of the motor sequence. Thus, by changing the habitual order or the temporal structure of the sequence, we underlined that within sensorimotor striatum, efferent neurons and cholinergic interneurons are involved in the processing of spatial and temporal information which characterize an automatic motor sequence. In addition, we reported differential activations of these two neuronal populations depending on whether the serial order of the sequence of movements is visually cued or based on internally stored information. Taken together, these results provide essential information in order to better understand the neuronal mechanisms involved, within the sensorimotor part of striatum, in the control of the automatic motor sequences
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Pialasse, Jean-Philippe. "Évaluation du contrôle sensorimoteur chez les patients ayant une scoliose idiopathique de l'adolescent : vers un biomarqueur des troubles sensorimoteur basé sur la stimulation vestibulaire galvanique." Doctoral thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26968.
Abstract:
La scoliose est la pathologie déformante du rachis la plus courante de l'adolescence. Dans 80 % des cas, elle est idiopathique, signifiant qu'aucune cause n'a été associée. Les scolioses idiopathiques répondent à un modèle multifactoriel incluant des facteurs génétiques, environnementaux, neurologiques, hormonaux, biomécaniques et de croissance squelettique. Comme hypothèse neurologique, une anomalie vestibulaire provoquerait une asymétrie d'activation des voies vestibulospinales et des muscles paravertébraux commandés par cette voie, engendrant la déformation scoliotique. Certains modèles animaux permettent de reproduire ce mécanisme. De plus, des anomalies liées au système vestibulaire, comme des troubles de l'équilibre, sont observées chez les patients avec une scoliose. La stimulation vestibulaire galvanique permet d'explorer le contrôle sensorimoteur de l'équilibre puisqu'elle permet d'altérer les afférences vestibulaires. L'objectif de cette thèse est d'explorer le contrôle sensorimoteur en évaluant la réaction posturale provoquée par cette stimulation chez les patients et les participants contrôle. Dans la première étude, les patients sont plus déstabilisés que les contrôles et il n'y a pas de lien entre l'ampleur de l'instabilité et la sévérité de la scoliose. Dans la deuxième étude, à l’aide d’un modèle neuromécanique, un poids plus grand aux signaux vestibulaires a été attribué aux patients. Dans la troisième étude, un problème sensorimoteur est également observé chez les jeunes adultes ayant une scoliose, excluant ainsi que le problème soit dû à la maturation du système nerveux. Dans une étude subséquente, des patients opérés pour réduire leur déformation du rachis, montrent également une réaction posturale de plus grande amplitude à la stimulation comparativement à des participants contrôle. Ces résultats suggèrent que l’anomalie sensorimotrice ne serait pas secondaire à la déformation. Finalement, un algorithme a été développé pour identifier les patients ayant un problème sensorimoteur. Les patients montrant un contrôle sensorimoteur anormal ont également une réponse vestibulomotrice plus grande et attribuent plus de poids aux informations vestibulaires. Globalement, les résultats de cette thèse montrent qu’un déficit sensorimoteur expliquerait l’apparition de la scoliose mais pas sa progression. Le dysfonctionnement sensorimoteur n’est pas présent chez tous les patients. L’algorithme permettant une classification de la performance sensorimotrice pourrait être utile pour de futures études cliniques.Scoliosis is the most frequent spinal deformity in adolescence. In 80% of the cases, it is idiopathic, meaning that no cause has been associated with the patient's case. Idiopathic scoliosis seems to respond to a multifactorial model including genetic, environmental, neurological, hormonal, biomechanical and skeletal growth factors. A neurological assumption is that an anomaly of the vestibular system would cause asymmetrical activation of the vestibulospinal pathway and of paraspinal muscles. This cascade would generate the scoliotic deformity. Animal models have demonstrated this possibility. In addition, many vestibular related anomalies are observed in adolescents with scoliosis as vestibulo-ocular reflex abnormalities or balance control disorders. Galvanic vestibular stimulation allows exploring sensorimotor control by faltering the vestibular afferents. The objective of this thesis is to explore the sensorimotor control through vestibular-evoked postural response in patients with scoliosis and healthy controls. The results of the first study show that the vestibular-evoked postural response is larger in patients compared to controls. Moreover, the amplitude of the postural response is not scaled to the spinal deformation amplitude. In a second study, through a neuromechanical feedback control model, we demonstrate that patients assigned a larger weight to vestibular signal compared to controls. Results of the third study reveal that young adults with idiopathic scoliosis, compared to controls, have a larger postural response. This observation excludes a transient response due to the maturation of the nervous system. Then, balance control impairment seems secondary to a neurosensory phenomenon as balance control dysfunction is observed in patients who had surgery reducing spine deformation. Ultimately, an algorithm has been developed to distinguish patients with or without sensorimotor control problems compared to healthy adolescents. Remarkably, the amplitude of the feedforward vestibular response of these patients is larger and they assign a larger weight to vestibular than proprioceptive information. Overall, this thesis proposes a procedure to identify patients with scoliosis having sensorimotor control impairment. In the end, it is believed that the classification procedure may help future clinical studies as patients with sensorimotor dysfunction could be identified. Hopefully, future research will enhance this procedure and lead to an efficient biomarker.
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Ansermin, Eva. "Entraînement rythmique non intentionnel : étude et modélisation d'un contrôle sensorimoteur pour la coordination homme/robot." Thesis, Cergy-Pontoise, 2019. http://www.theses.fr/2019CERG1008.
Abstract:
Dans le cadre de cette thèse, nous abordons les problématiques liées à l'intégration des robots dans un environnement social et réaliste. Ce contexte met en présence des interactions homme/robot nécessitant que la machine soit capable de s'adapter non seulement aux nouveautés, mais également à l'humain.L'originalité de l'approche défendue réside dans la prise en compte du caractère non-intentionnel des coordinations interpersonnelles chez l'humain. Nous défendons ainsi l'intérêt d'inclure un effet d'entraînement rythmique bas-niveau inspiré de la théorie des système dynamiques dans un contrôle sensorimoteur exploitant des oscillateurs pour la coordination homme/robot.La première partie des travaux est consacrée à l'étude du mouvement biologique, ses caractéristiques cinématiques et leurs spécificités avant d'étudier les possibles origines de ces dernières. Nous mettons en avant que les invariants cinématiques observés peuvent être imputés à la physionomie du corps et aux forces extérieures (gravité, inertie) qui s'y appliquent. Un mouvement naturel, bien intégré au répertoire moteur, a un coût énergétique minimisé en exploitant au mieux l'influence de la gravité. La question de la modélisation de cette caractéristique sur un robot ayant ses propres contraintes mécaniques nous amènera à l'exploitation de contrôleurs oscillatoires.Nous proposons alors un modèle d'entraînement rythmique bas niveau inspiré de la théorie des systèmes dynamiques. Ce modèle est basé sur l'intégration de données visuelles (flot optique) dans un oscillateur contrôlant directement un robot pour en modifier la phase et la fréquence et permettre ainsi de se synchroniser sur le mouvement du partenaire. Nous validerons expérimentalement l'architecture dans des conditions hors laboratoire afin de démontrer qu'elle permet de bien reproduire les boucles d'entraînement rythmique observées lors d'interactions homme/homme.Ces résultats nous permettent d'implémenter un modèle pour l'apprentissage de mouvements rythmiques par imitation exploitant sur une décomposition de trajectoires motrices sur une base d'oscillateurs. Nous montrons notamment que l'ajout d'un effet d'entraînement rythmique au banc d'oscillateurs permet une adaptabilité qui simplifie grandement l'apprentissage et la convergence vers les fréquences et phases désirées.Cette approche apporte cependant diverses problématiques imputables aux contrôleurs rythmiques comme celle de la gestion des phases. Nous présentons ainsi une nouvelle architecture utilisant plusieurs réservoirs d'oscillateurs connectés. Cela permet l'implémentation d'une boucle de rétro-action qui maintient les fréquences et phases apprises.Les modèles développés sont implantés et validés sur robot. Leur efficacité est justifiée et quantifiée lors d'interactions avec des sujets naïfs. Comme cadre applicatif, nous proposons, entre autres, une solution possible à la problématique de la prise et du passage d'objet entre un humain et un robotIn this thesis, we address issues related to the integration of robots in a social and realistic environment. This context brings human/robot interactions in which robots must be able to adapt not only to changes but also to humans.The singularity of the present approach lies in the inclusion of the unintentional characteristic of interpersonal coordinations. We thus defend the interest of including a low-level rhythmic entrainment effect inspired by the theory of dynamical systems in a sensorimotor control exploiting oscillators for human/robot coordination.The first part of the work we present is dedicated to the study of biological movement, more accurately to the study of its kinematic characteristics, their specificities and their origins. We point out that the kinematic invariants under study can be attributed to the body physiognomy as well as to the exterior forces it is subjected to (gravity, inertia). A natural movement that is well integrated to the motor repertoire minimizes energy cost by using gravity's influence. The question of modeling this characteristic on a robot with its own mechanical constraints will lead us to the exploitation of oscillatory controllers.In this way, we put forward a model of low level rhythmic entrainment based on the theory of dynamical systems. This model is based on the integration of visual data (optical flow) in an oscillator which controls a robot. It alters the oscillator's phase and frequency and thus allows the robot to synchronize with its partner's movements. Through experiments we will validate the architecture in non-laboratory conditions to show that this approach does reproduce the rhythmic entrainment loops observed during human/human interactions.Those results allow us to implement a model for the learning of rhythmic movements by imitation founded on an oscillators based decomposition of motor trajectories. Notably, we show that the addition of a rhythmic entrainment effect to the oscillators bank allows a flexibility that greatly simplifies learning and the converging toward the desired frequencies and phases.This approach, however, brings forth various problems attributable to rhythmic controllers such as the one of phase management. We present a new architecture using several connected sets of oscillators. This allows the implementation of a feedback loop that maintains the already-learned frequencies and phases.The models will be implemented and validated on robots. Their efficiency will be justified and quantified during interactions with naïve subjects. As an application framework, we suggest a possible solution to the problem of grasping and handing an object from a human to a robot
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Munuera, Jérôme. "Mécanismes et bases neurales du contrôle sensorimoteur des saccades oculaires chez l’Homme et le macaque." Thesis, Lyon 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LYO10005.
Abstract:
Regarder ou saisir un objet constituent, à première vue, des actes simples et triviaux. De tels mouvements nécessitent, entre autres, l’existence de complexes processus entre entrées sensorielles et sorties motrices afin de compenser l’effet de la variabilité sensorimotrice inhérente au système. Un concept clé décrit ces processus de contrôle : les modèles internes. Il s’agit de représentations dynamiques de l’état de nos appareils sensorimoteurs, inscrites au sein d’un réseau d’aires cérébrales, permettant la comparaison entre un mouvement désiré (parfait) et le mouvement réalisé (bruité). Lorsqu’une différence est perçue suite à cette comparaison, un signal d’erreur motrice (EM) serait envoyé afin d’ajuster le mouvement en cours d’exécution. Nous avons réalisé une première étude chez l’Homme afin de définir le rôle des modèles internes lors d’un acte sensorimoteur simple: la saccade oculaire. Une tâche originale nous a permis d’introduire du bruit moteur artificiel (saut de cible intrasaccadique) durant une séquence saccadique. Les résultats valident l’existence d’un mécanisme de contrôle sensorimoteur optimal et confirme la prédiction d’un modèle basé sur la théorie des filtres de Kalman, pondérant la «confiance» accordée aux mouvements désirés versus réalisés en fonction de leur fiabilité (l’inverse de leur variance). Nous nous sommes alors attachés à rechercher les substrats cérébraux du calcul de l’EM en adaptant nos paradigmes chez le macaque rhésus. Nous avons enregistré l’activité électrophysiologique neuronale unitaire puis réalisé des inactivations réversibles au sein de l’aire latérale intrapariétale (LIP), région clé pour l’intégration visuo-saccadique. Nos résultats suggèrent que le cortex pariétal serait impliqué dans l’ajustement moteur du système saccadique. Le cortex pariètal pourrait ainsi accumuler des évidences (signaux d’erreur donnés par la copie d’efférence et les retours sensoriels) quant à la présence d’erreur oculomotrice puis inciter le reste du réseau saccadique à corriger cette dernière. Ce mécanisme permettrait alors d’optimiser la plupart des actions motrices réalisées dans des contextes sensorimoteurs constamment bruitésLooking at or grasping an object are simple and trivial actions. However, these types of movements require complex processing of sensory and motor information in order to compensate for the natural variability within the sensorimotor system. A key concept describes these control processes: internal models. These models are dynamical representations of the state of our effectors, supported by a network of cerebral areas, which allow the comparison between the desired movement (perfect) and the realised movement (noisy). When a difference is perceived, a motor error (ME) signal is sent in order to adjust the ongoing movement. We performed a first study with human subjects to define the role of internal models during a simple sensorimotor action: a saccade. We developed an original task in order to introduce artificial motor noise (intrasaccadic target jump) during a sequence of saccades. These results validates the existence of an optimal sensorimotor control mechanism and confirms the predictions of a model based on the Kalman filter theory. This optimal control implies a balance between the reliability given to the desired movements versus the executed movements as a function of their uncertaincy (correlate to their variability). We then investigated the neural substrates of the ME estimation by adapting our protocols for use with rhesus monkeys. We recorded the electrophysiological activity of unitary neurons and performed reversible inactivations in the lateral intraparietal area (LIP), a key area for visuo-saccadic integration. Our results suggest, therefore, that the parietal cortex plays a role in the motor adjustment of the saccadic system. We postulate that parietal cortex could accumulate evidence (i.e. error signal given by efferent copy and sensorial feedback) on the necessity to perform a corrective saccade. When the amount of evidence exceeds an error threshold, the decision to trigger a correction could be made. This process could allow the optimization of these motor actions within noisy sensorimotor context
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Vie, Bruno. "Le contrôle sensorimoteur du pied lors de la course et de la contraction statique fatiguante." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM5059/document.
Abstract:
Le contrôle sensorimoteur du pied est le fondement des adaptations de l’Homme à son environnement. La station debout et la marche nécessitent l’intervention de toutes les composantes du contrôle sensorimoteur, les mécanorécepteurs plantaires renseignant le système nerveux central sur la position du corps dans l'espace. Notre travail de thèse a consisté en un premier temps à établir un protocole permettant de quantifier la sensation tactile plantaire qui nous a permis de nous intéresser à l’effet des orthèses plantaires sur la perception tactile plantaire. Nos résultats mettent en évidence chez la majorité de nos sujets, que les orthèses appliquées sur les seuls appuis rétrocapitaux augmentent la discrimination des plus faibles charges mécaniques après 30 jours de port de semelles. Ces variations dépendent de la position du pied lors de la station debout et du pattern de marche. Nous avons aussi exploré le contrôle moteur lors du maintien de la station debout et d’un exercice de course à vitesse maximale. Après un effort statique maximal recrutant de façon sélective les muscles inverseurs du pied (tibialis antérior, TA), les surfaces d’appui plantaires et la surface du trajet du barycentre augmentent, il existe une altération du réflexe myotatique dans le seul TA faisant suite à des signes de fatigue électromyographique (réduction de fréquence médiane) après appui maximal. Faisant suite à un effort dynamique maximal (course sur tapis roulant), nous observons les mêmes phénomènes : augmentation des surfaces d’appui plantaire et du trajet du barycentre des pressions, et diminution de la fréquence médiane dans le seul muscle TA aux vitesses de course les plus élevéesThe sensorimotor control of foot placement and motion plays a key role in the adaptive response of human being to his environment. The participation of both sensory and motor components is needed to control the foot placement during gait and posture and mechanoreceptors in the foot sole give major information on the body position. First, we established a protocol to quantify the sensation of foot sole pressure stimulation, which allowed us to examine the effects of metatarsal pads, and heel lifts in healthy subjects. We observed that 30-days of occupational activities with metatarsal pads elicited significant changes in sensation, lowering the threshold for the detection of the lowest pressure loads and, depending on the pattern of foot placement during upright standing and walking, modifying the global gain for the foot sensation. Second, we examined the consequences of fatiguing static contraction of foot invertor muscles (tibialis anterior or TA) and of maximal running exercise on a treadmill on post-test changes in foot placement using a baropodometer, maximal force production by TA. Power spectrum analyses of electromyographic (EMG) events were performed during both static and dynamic efforts and we also explored the myotatic reflexes through the recording of the tonic vibratory response (TVR) in foot muscles. Our results showed significant changes in post-test foot placement in the direction of foot eversion in both situations, significant decrease in maximal inversion force, a leftward shift of EMG spectrum in the sole TA muscle, indicating EMG signs of fatigue, and 4) significant reduction of TVR amplitude in the sole TA muscle after sustained static effort
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Scotto, di cesare Cecile. "Processus d'intégration des informations visuelles et gravito-inertielles pour l'orientation spatiale et le contrôle sensorimoteur." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4117.
Abstract:
Ce travail doctoral questionne le processus d’intégration des informations visuelles et gravito-inertielles à l’origine de comportements perceptivo-moteurs. Pour cela, nous avons manipulé l’orientation dans le plan sagittal d’une scène visuelle, du corps ou du vecteur gravito-inertiel, grâce à la rotation de cette scène ou du corps et par centrifugation. Nous avons mesuré les conséquences de ces modifications sur la capacité à localiser le corps ou une cible par le biais d’un mouvement de pointage manuel. Au cours de 3 expérimentations, nous avons manipulé un ensemble de facteurs associés au contexte de présentation des stimulations visuelles et gravito-inertielles (e.g., dynamique de rotation : rapide vs. lente), à la combinaison de ces stimulations (i.e., congruence vs. incongruence spatiale), au mode de réponse spatiale (i.e., tâche de détection de l’inclinaison, pointage discret ou continu) et aux caractéristiques individuelles (i.e., style perceptif). De façon générale, les études réalisées montrent que les règles de pondération sensorielle dépendent de l’interaction entre ces différents facteurs. Nous avons pu ainsi déterminer 2 grands types d’effets sur la pondération sensorielle : i) La non congruence spatiale entre les stimulations entraine une dominance relative des informations gravito-inertielles quelles que soient la tâche ou les caractéristiques de la scène visuelle ; ii) Par contraste, lorsque ces stimulations sont congruentes, les règles de pondération sensorielle dépendent de la tâche (i.e., perceptive vs. sensorimotrice)This dissertation investigates the integration process of visual and gravitoinertial cues at the origin of perceptual-motor skills. To that aim, we manipulated sagittal orientation of a visual scene, the body and the gravitoinertial vector by means of scene and body rotations, as well as centrifugation. Self-orientation perception and target localization were analyzed during these modifications. In 3 experiments we modulated several factors associated with i) the presentation of visual and gravitoinertial stimulations (e.g., rotation dynamics: fast vs. slow), ii) the combination of these stimulations (i.e., spatial congruence vs. non-congruence), iii) the task (i.e., self-tilt detection, continuous and discrete arm pointing movements), iv) individual characteristics (i.e., perceptive style). Overall, we show that sensory integration rules depend on these interacting factors. Two global effects were revealed on sensory weighting: i) spatial non-congruence between stimulations induces relative gravitoinertial dominance, whatever the task or visual scene properties; ii) by contrast, spatial congruence between stimulations could be associated to sensory weighting rules which are task dependent (i.e., perceptive vs. sensorimotor)
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Payan, Yohan. "Modèle biomécanique et contrôle de la langue en parole." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0221.
Abstract:
Cette these traite de l'etude de la production de la parole, a partir de modeles aussi realistes que possible de l'appareil de production et de son controle, en relation avec la commande linguistique. L'enjeu de ce travail est de proposer des correlats moteurs et physiques (acoustiques et articulatoires) de la commande de type phonologique. Deux grandes etapes ont ete definies: (1) l'elaboration d'un modele biomecanique de la langue, decrivant l'anatomie et la malleabilite de cet articulateur. (2) la recherche d'une theorie pour le controle de la langue en parole, apte a faire le lien entre les niveaux physique et phonologique. Le modele 2d de la langue integre les muscles principalement recrutes lors des productions vocaliques. La methode des elements finis modelise l'elasticite et la quasi-incompressibilite des tissus linguaux. Les equations du mouvement sont alors resolues pour chaque nud de la structure, et simulent les deformations linguales. Le controle de la structure suit l'hypothese du point d'equilibre, qui propose que le systeme nerveux central controle le deplacement du point d'equilibre mecanique du systeme musculaire, d'une posture a une autre. Chaque posture est specifiee centralement, et l'allure de la transition depend de l'interaction entre les commandes centrales et les proprietes physiques des articulateurs. Pour un contexte phonetique donne, chaque phoneme est associe a une position equilibre cible, tandis que les commandes prosodiques sont liees a la parametrisation dynamique du mouvement. Des transitions vocaliques ont alors ete generees par le modele, et les trajectoires formantiques correspondantes calculees. Ces simulations ont ete comparees a des donnees reelles collectees sur un sujet humain. Sont ainsi mis en evidence la qualite du signal de synthese, ainsi que l'influence potentielle des proprietes anatomiques et dynamiques de la langue, sur les patrons cinematiques observes
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Steiner, Kelly. "Étude des mécanismes du contrôle sensorimoteur pour la spécification de nouvelles métriques d'évaluation du coût cognitif." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2024. http://www.theses.fr/2024SORUS064.
Abstract:
Dans le domaine de l'aéronautique en particulier dans la neuro-ergonomie, l'évaluation de la charge cognitive chez le pilote est primordiale afin de diminuer les risques en vols et d'améliorer la concevoir/compréhension des éléments du cockpit (commandes de vols, des assistances au pilotage). La complexité de la tâche de pilotage (aspects sensorimoteurs et cognitifs) détermine la charge de travail associée aux différentes situations de vol par le biais des qualités de vol. Ces dernières peuvent être définit comme la facilité avec laquelle un avion peut être contrôlé par le pilote. Cette notion de facilité est évaluée par la charge de cognitive du pilote lorsqu'il contrôle le mouvement de l'avion. Il existe différents types de mesures de cette charge cognitive tel que des mesures subjectives, physiologiques ou de performances, mais majoritairement ceux sont les mesures subjectives qui sont utilisées. L'ensemble de ces mesures de la charge cognitive présentent des avantages et des limites dans l'application aéronautique ou l'environnement est très exigeant et contraignant. Ainsi, une approche par le contrôle de l'action du pilote pourrait être complémentaire à ces mesures plus particulièrement subjectives de la charge de travail.Pour établir une mesure dépendante de l'activité humaine, il est nécessaire d'avoir une compréhension détaillée et à plusieurs niveaux des mécanismes de contrôle de l'action associé à la variation de la charge cognitive. Cette approche pourrait améliorer la limitation de certaines mesures existantes. Dans ce cadre, la loi de Fitts représente un outil intéressant pour étudier le comportement moteur lors de l'exécution d'un mouvement dans des conditions avec des environnements standardisés comportant des variations de charge cognitive. Il est possible avec cette méthode de caractériser la relation entre certains mécanismes du contrôle moteur la mesure de la charge cognitive associée à la tâche.Cette thèse vise à fournir des métriques d'évaluation de la charge cognitive à partir de la modélisation, de la caractérisation des mécanismes de contrôle moteur observés à partir de l'activité au manche. Cette étude est menée en étudiant la relation entre les aspects du contrôle moteur (cinématique, électromyographique) et de la mesure de la charge cognitive (questionnaire NASA-TLX) au travers des différents niveaux de contraintes de l'environnement.Pour établir cette approche, nous avions les objectifs suivants : (1) caractériser la relation entre la difficulté de la tâche, le contrôle moteur et l'optimalité du mouvement (cinématique, EMG), (2) caractériser la relation entre les différents niveaux d'analyses du mouvement et des mesures de la charge de travail plus classiquement utilisées dans le domaine de l'ergonomie (NASA-TLX), puis de décrire leur sensibilité à la difficulté de la tâche, (3) évaluer nos métriques dans le cadre d'une situation écologique de vol d'hélicoptère. Pour répondre aux deux premiers objectifs de thèse, nous avons fait une première expérience en laboratoire. Cette expérience était une tâche classique de Fitts de pointage réciproque. Pour répondre au dernier objectif, nous avons fait des essais en vol qui visait à faire une manœuvre de l'ADS33 similaire à une tâche de Fitts sur terrainIn the field of aeronautics, and particularly in neuro-ergonomics, assessment of the cognitive load on pilots is essential to reduce flight risks and improve the design/understanding of cockpit elements (flight controls, pilot aids). The complexity of the piloting task (sensorimotor and cognitive aspects) determines the workload associated with different flight situations, through flight qualities. The latter can be defined as the ease with which an aircraft can be controlled by the pilot. This notion of ease is assessed by the pilot's cognitive workload when controlling the aircraft's movement. There are various types of measures of this cognitive load, such as subjective, physiological or performance measures, but it is mainly subjective measures that are used. All these measures of cognitive load have their advantages and limitations in aeronautical applications, where the environment is highly demanding and constraining. Thus, a pilot action control approach could be complementary to these more particularly subjective measures of workload.To establish an activity-dependent measure, it is necessary to have a detailed, multi-level understanding of the action control mechanisms associated with variation in cognitive load. This approach could improve the limitations of some existing measures. In this context, Fitts' law represents an interesting tool for studying motor behavior during movement execution in conditions with standardized environments involving variations in cognitive load. With this method, it is possible to characterize the relationship between certain motor control mechanisms and the measure of cognitive load associated with the task.The aim of this thesis is to provide metrics for assessing cognitive load, based on the modeling and characterization of motor control mechanisms observed in stick activity. This study is conducted by investigating the relationship between aspects of motor control (kinematics, electromyography) and the measurement of cognitive load (NASA-TLX questionnaire) across different levels of environmental constraints.To establish this approach, we had the following objectives: (1) to characterize the relationship between task difficulty, motor control and movement optimality (kinematics, EMG), (2) to characterize the relationship between the different levels of movement analysis and measures of workload more classically used in the field of ergonomics (NASA-TLX), then to describe their sensitivity to task difficulty, (3) to evaluate our metrics in the context of an ecological helicopter flight situation. To address the first two thesis objectives, we carried out an initial laboratory experiment. This experiment was a classic Fitts reciprocal pointing task. To meet the last objective, we carried out flight tests involving an ADS33 maneuver similar to a Fitts task in the field
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Beaulieu, Louis-David, and Louis-David Beaulieu. "Interventions non invasives en phase chronique post-AVC : rôle des afférences proprioceptives sur la plasticité cérébrale et le contrôle sensorimoteur." Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27412.
Abstract:
L'accident vasculaire cérébral (AVC), est un problème de santé majeur au niveau mondial. Les traitements de réadaptation visent à réduire le fardeau individuel et sociétal engendrés par l'AVC, via l'amélioration de l'indépendance fonctionnelle et des déficiences sensoriels et moteurs. Par contre, la plupart des survivants conservent des séquelles chroniques et ce, malgré l'accès à des soins de réadaptation intensifs et spécialisés. La recherche se penche donc sur l'utilisation de technologies novatrices et sécuritaires pour notamment tenter de dépasser les gains obtenus en clinique. Parmi les différentes approches actuellement évaluées en recherche, les appareils de neurostimulation périphérique semblent favoriser la récupération des fonctions sensorimotrices, via la production massive d'informations somatosensorielles (cutanées et proprioceptives). Ces afférences forceraient le système nerveux central lésé à s'adapter, offrant une fenêtre temporelle pendant laquelle le cerveau serait dans un meilleur état pour recevoir une thérapie. Malgré ces données intéressantes, le manque de connaissances limite le transfert clinique de ces approches. En particulier, le rôle des afférences proprioceptives vs. cutanées sur les effets de la neurostimulation périphérique demeurent à ce jour mal compris. L'objectif principal de la thèse était de déterminer si la nature des afférences sensorielles recrutées par neurostimulation périphérique a un impact sur la plasticité cérébrale et les déficiences sensorimotrices chez une clientèle AVC au stade chronique. Les cinq études du doctorat visaient plus précisément à : (i) évaluer les propriétés métrologiques (fidélité et changement minimal détectable) d'un outil de mesure neurophysiologique (stimulation magnétique transcrânienne – TMS) utilisé dans la thèse pour tester la plasticité cérébrale (études 1 et 2); (ii) approfondir les connaissances reliées aux paramètres d'application et afférences produites par deux approches de neurostimulation périphérique, soit la rPMS (stimulation magnétique périphérique répétitive) et la NMES (stimulation électrique neuromusculaire) (étude 3); (iii) développer et valider une approche standardisée permettant d'induire des illusions de mouvement par vibration musculo-tendineuse (VIB), puis débuter son processus de validation (étude 4); (iv) déterminer l'influence des afférences sensorielles sur la plasticité cérébrale et la récupération sensorimotrice chez des personnes au stade chronique post-AVC en comparant les effets aigus de trois interventions de neurostimulation périphérique (NMES, rPMS, VIB) avec une séance d'exercices (étude 5). Dans l'ensemble, les résultats des études supportent : (i) que les évidences actuelles ne permettent pas de conclure sur la fidélité des mesures TMS, mais que les erreurs de mesure observées encouragent l'utilisation de ces mesures pour suivre des changements de groupe plutôt qu'individuels; (ii) que notre procédure standardisée utilisant les illusions de mouvement induites par la VIB est valide chez des individus au stade chronique post-AVC et (iii) que le recrutement préférentiel des afférences proprioceptives semble plus efficace pour favoriser la plasticité cérébrale et l'amélioration des déficiences sensorimotrices chez des individus vivant avec les séquelles chroniques d'un AVC. Toutefois, avant de considérer un potentiel transfert clinique des approches étudiées dans la thèse, des études supplémentaires devront évidemment reproduire nos résultats et approfondir les diverses réflexions soulevées.L'accident vasculaire cérébral (AVC), est un problème de santé majeur au niveau mondial. Les traitements de réadaptation visent à réduire le fardeau individuel et sociétal engendrés par l'AVC, via l'amélioration de l'indépendance fonctionnelle et des déficiences sensoriels et moteurs. Par contre, la plupart des survivants conservent des séquelles chroniques et ce, malgré l'accès à des soins de réadaptation intensifs et spécialisés. La recherche se penche donc sur l'utilisation de technologies novatrices et sécuritaires pour notamment tenter de dépasser les gains obtenus en clinique. Parmi les différentes approches actuellement évaluées en recherche, les appareils de neurostimulation périphérique semblent favoriser la récupération des fonctions sensorimotrices, via la production massive d'informations somatosensorielles (cutanées et proprioceptives). Ces afférences forceraient le système nerveux central lésé à s'adapter, offrant une fenêtre temporelle pendant laquelle le cerveau serait dans un meilleur état pour recevoir une thérapie. Malgré ces données intéressantes, le manque de connaissances limite le transfert clinique de ces approches. En particulier, le rôle des afférences proprioceptives vs. cutanées sur les effets de la neurostimulation périphérique demeurent à ce jour mal compris. L'objectif principal de la thèse était de déterminer si la nature des afférences sensorielles recrutées par neurostimulation périphérique a un impact sur la plasticité cérébrale et les déficiences sensorimotrices chez une clientèle AVC au stade chronique. Les cinq études du doctorat visaient plus précisément à : (i) évaluer les propriétés métrologiques (fidélité et changement minimal détectable) d'un outil de mesure neurophysiologique (stimulation magnétique transcrânienne – TMS) utilisé dans la thèse pour tester la plasticité cérébrale (études 1 et 2); (ii) approfondir les connaissances reliées aux paramètres d'application et afférences produites par deux approches de neurostimulation périphérique, soit la rPMS (stimulation magnétique périphérique répétitive) et la NMES (stimulation électrique neuromusculaire) (étude 3); (iii) développer et valider une approche standardisée permettant d'induire des illusions de mouvement par vibration musculo-tendineuse (VIB), puis débuter son processus de validation (étude 4); (iv) déterminer l'influence des afférences sensorielles sur la plasticité cérébrale et la récupération sensorimotrice chez des personnes au stade chronique post-AVC en comparant les effets aigus de trois interventions de neurostimulation périphérique (NMES, rPMS, VIB) avec une séance d'exercices (étude 5). Dans l'ensemble, les résultats des études supportent : (i) que les évidences actuelles ne permettent pas de conclure sur la fidélité des mesures TMS, mais que les erreurs de mesure observées encouragent l'utilisation de ces mesures pour suivre des changements de groupe plutôt qu'individuels; (ii) que notre procédure standardisée utilisant les illusions de mouvement induites par la VIB est valide chez des individus au stade chronique post-AVC et (iii) que le recrutement préférentiel des afférences proprioceptives semble plus efficace pour favoriser la plasticité cérébrale et l'amélioration des déficiences sensorimotrices chez des individus vivant avec les séquelles chroniques d'un AVC. Toutefois, avant de considérer un potentiel transfert clinique des approches étudiées dans la thèse, des études supplémentaires devront évidemment reproduire nos résultats et approfondir les diverses réflexions soulevées.
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Vincent, Damien. "Analyse et contrôle du signal glottique en synthèse de la parole." Télécom Bretagne, 2007. http://www.theses.fr/2007TELB0030.
Abstract:
Les systèmes actuels de synthèse vocale sont basés sur la technologie dite de synthèse par corpus. Celle-ci repose sur la sélection d’une séquence optimale d’unités acoustiques au sens du contexte de synthèse. Cette approche qui minimise l’effort de concaténation conduit à une restitution jugée naturelle mais uniquement pour un style de parole lue. L’acceptabilité réelle d’une brique technologique de synthèse vocale dépend cependant de la réponse à deux attentes principales : la capacité du système à restituer d’une part des formes expressives et d’autre part des qualités de voix différentes. Pour satisfaire ce double objectif, un travail de caractérisation des signaux de parole est nécessaire. Cette thèse traite de la prise en compte explicite des mécanismes de production de la parole en synthèse. Dans une première partie, nous nous intéressons à la décomposition d’un signal de parole en une composante de source – l’onde de débit glottique (ODG) produite lors de la vibration des cordes vocales – et une composante filtre caractérisant le conduit vocal. Pour résoudre ce problème de déconvolution, nous proposons un modèle ARX-LF qui consiste à introduire, dans un processus linéaire de production de la parole, de l’information a priori sur l’ODG en utilisant un modèle LF (Liljencrants Fant). L’estimation des paramètres du modèle ARX-LF selon un critère des moindres carrés résulte en un problème d’optimisation non-linéaire complexe. Nous introduisons donc une solution efficace basée sur un découplage de l’estimation des paramètres et sur de nombreuses optimisations algorithmiques. Les résultats d’estimation sont très encourageants. D’une part, la méthode d’inversion proposée conduit à une meilleure estimation des instants de fermeture que les méthodes existantes. D’autre part, les ODG estimées ont pu être corroborées par des mesures électroglottographiques. Dans une seconde partie, nous avons proposé une méthode de synthèse et de modification de signaux de parole basée sur le modèle ARX-LF. Nous nous sommes particulièrement attachés à la modélisation de la composante résiduelle et avons introduit une nouvelle méthode de contrôle explicite de l’enveloppe temporelle du résidu lors de la modification de signaux de parole. Des résultats en modification de durée et de fréquence fondamentale permettent de comparer favorablement la méthode proposée aux techniques existantesThe underlying technology of current speech synthesis systems is called corpus synthesis. It relies on the selection of an optimal sequence of acoustic units with respect to the synthesis context. This approach which minimizes the concatenation effort allows to generate natural speech as far as we consider only a reading style. However, the true acceptability of the speech synthesis technology depends on the ability to reproduce expressive patterns and various vocal qualities. In order to fulfill these expectations, more in depth studies in speech signal characterization must be carried out. This thesis deals with an explicit introduction of speech production mechanisms in synthesis. The first part handles decomposition of speech into a source component, namely the glottal wave, resulting from vocal fold vibration and a filter component modeling the vocal tract. To solve this deconvolution problem, we rely on an ARX-LF model which introduces in a linear speech production model prior information on the glottal wave using an LF model (Liljencrants Fant). The estimation of the model parameters in a least square sense results in a complex non-linear optimization problem. We made up an efficient method based on decoupling parameter estimation and on several algorithmic optimizations. Estimation results are very promising. First, the proposed deconvolution method leads to a better estimation of glottal closure instants compared to existing approaches. Then, estimated glottal waves have been corroborated with electroglottographic measures. The second part of this thesis deals with speech synthesis and modifications based on an ARX-LF model. A special care has been dedicated to controlling the time domain envelop of the residual signal in speech modifications. Results in fundamental frequency and duration modifications prove the relevance of the proposed method compared to other modification methods
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Gervet, Marie-Françoise Tardy. "Contribution à l'étude du contrôle sensorimoteur des mouvements segmentaires chez l'homme : rôle des informations visuelles et proprioceptives musculaires." Aix-Marseille 1, 1987. http://www.theses.fr/1987AIX11083.
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Delvaux, Véronique. "Contrôle et connaissance phonétique: les voyelles nasales du français." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2002. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/211385.
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Nazari, Mohammad. "Modélisation biomécanique du visage : étude du contrôle des gestes orofaciaux en production de la parole." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00716331.
Abstract:
Un modèle tridimensionnel du visage a été élaboré, dans la perspective de contribuer à l'étude de questions importantes sur le contrôle moteur de la production de la parole. Ce modèle est construit sur un maillage constitué d'éléments hexahédraux et de clavettes, qui comporte 3 couches distinctes et est symétrique par rapport au plan medio-sagittal. Les muscles faciaux sont représentés dans le maillage par un sous-ensemble d'éléments contigus. Les propriétés élastiques des éléments du maillage sont décrites par une loi de comportement de type isotrope quasi incompressible et hyperélastique. Dans une première phase de ce travail, pour étudier les conséquences globales de l'activation des muscles oro-faciaux sur les mimiques faciales et les gestes labiaux, et plus particulièrement sur les gestes labiaux en parole, un modèle linéaire de muscle a été élaboré. L'influence des variations de la raideur des tissus mous sur les gestes faciaux a été étudiée. En effet, l'activation des muscles entraîne un raidissement des tissus mous musculaires concernés. Cet effet est pris en compte dans le modèle de muscle par un changement de la loi de comportement hyperélastique avec l'activation musculaire. Une attention particulière a été portée dans cette étude à la production du geste de protrusion/arrondissement des lèvres qui est un geste fondamental dans la production des voyelles arrondies, en particulier en Français. Nous montrons que le raidissement des tissus mous musculaires facilite la production précise de ce geste grâce à l'existence d'un effet de saturation dans la relation entre les activations musculaires et les paramètres géométriques des lèvres qui sont pertinents acoustiquement. Ce résultat souligne l'importance des propriétés dynamiques des articulateurs dans la production des gestes de la parole, et il nous a incités à améliorer encore la modélisation de la source principale de force en production de la parole, c'est-à-dire les muscles. C'est pourquoi, un modèle de muscles plus réaliste a été élaboré qui se fonde sur une loi de comportement transversalement isotrope quasi incompressible et hyperélastique et sur un modèle de muscle de type Hill. Ce modèle a été implémenté dans le logiciel éléments finis ANSYS® grâce à sa fonction de programmation USERMAT. La prise en compte supplémentaire d'une loi caractéristique force-vitesse a permis la modélisation complète d'un modèle de muscle de type Hill. Ceci a été fait sous ANSYS® grâce à sa fonction de programmation USERELEM. Cette loi caractéristique force-vitesse introduit un effet d'amortissement dans le mouvement du muscle du fait d'une atténuation croissante de la force musculaire lorsque la vitesse de compression du muscle augmente. Ce nouvel élément de type muscle a été conçu de manière telle qu'il est possible d'implémenter d'autres modèles de muscles que le modèle de type Hill. C'est pourquoi nous avons aussi implémenté le modèle de Feldman, qui a été utilisé de manière importante à Gipsa-lab dans les dernières années. L'intégration du modèle de Feldman dans une structure à éléments finis a nécessité une reformulation de façon à le rendre compatible avec une modélisation distribuée. Les modèles de Hill et de Feldman ont ensuite été incorporés dans le modèle de visage pour remplacer le modèle linéaire initial. Dans ces conditions les premières simulations du geste de protrusion/arrondissement labial ont donné des résultats réalistes. Finalement une comparaison des résultats obtenus avec le modèle de Hill avec ceux qui génère le modèle de Feldman montrent que les formes labiales finales sont très similaires pour les deux modèles.
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Nazari, Mohammad Ali. "Modélisation biomécanique du visage: Etude du contrôle des gestes oro-faciaux en production de la parole." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00665373.
Abstract:
Un modèle tridimensionnel du visage a été élaboré, dans la perspective de contribuer à l'étude de questions importantes sur le contrôle moteur de la production de la parole. Ce modèle est construit sur un maillage constitué d'éléments hexahédraux et de clavettes, qui comporte 3 couches distinctes et est symétrique par rapport au plan medio-sagittal. Les muscles faciaux sont représentés dans le maillage par un sous-ensemble d'éléments contigus. Les propriétés élastiques des éléments du maillage sont décrites par une loi de comportement de type isotrope quasi incompressible et hyperélastique. Dans une première phase de ce travail, pour étudier les conséquences globales de l'activation des muscles oro-faciaux sur les mimiques faciales et les gestes labiaux, et plus particulièrement sur les gestes labiaux en parole, un modèle linéaire de muscle a été élaboré. L'influence des variations de la raideur des tissus mous sur les gestes faciaux a été étudiée. En effet, l'activation des muscles entraîne un raidissement des tissus mous musculaires concernés. Cet effet est pris en compte dans le modèle de muscle par un changement de la loi de comportement hyperélastique avec l'activation musculaire. Une attention particulière a été portée dans cette étude à la production du geste de protrusion/arrondissement des lèvres qui est un geste fondamental dans la production des voyelles arrondies, en particulier en Français. Nous montrons que le raidissement des tissus mous musculaires facilite la production précise de ce geste grâce à l'existence d'un effet de saturation dans la relation entre les activations musculaires et les paramètres géométriques des lèvres qui sont pertinents acoustiquement. Ce résultat souligne l'importance des propriétés dynamiques des articulateurs dans la production des gestes de la parole, et il nous a incités à améliorer encore la modélisation de la source principale de force en production de la parole, c'est-à-dire les muscles. C'est pourquoi, un modèle de muscles plus réaliste a été élaboré qui se fonde sur une loi de comportement transversalement isotrope quasi incompressible et hyperélastique et sur un modèle de muscle de type Hill. Ce modèle a été implémenté dans le logiciel éléments finis ANSYS® grâce à sa fonction de programmation USERMAT. La prise en compte supplémentaire d'une loi caractéristique force-vitesse a permis la modélisation complète d'un modèle de muscle de type Hill. Ceci a été fait sous ANSYS® grâce à sa fonction de programmation USERELEM. Cette loi caractéristique force-vitesse introduit un effet d'amortissement dans le mouvement du muscle du fait d'une atténuation croissante de la force musculaire lorsque la vitesse de compression du muscle augmente. Ce nouvel élément de type muscle a été conçu de manière telle qu'il est possible d'implémenter d'autres modèles de muscles que le modèle de type Hill. C'est pourquoi nous avons aussi implémenté le modèle de Feldman, qui a été utilisé de manière importante à Gipsa-lab dans les dernières années. L'intégration du modèle de Feldman dans une structure à éléments finis a nécessité une reformulation de façon à le rendre compatible avec une modélisation distribuée. Les modèles de Hill et de Feldman ont ensuite été incorporés dans le modèle de visage pour remplacer le modèle linéaire initial. Dans ces conditions les premières simulations du geste de protrusion/arrondissement labial ont donné des résultats réalistes. Finalement une comparaison des résultats obtenus avec le modèle de Hill avec ceux qui génère le modèle de Feldman montrent que les formes labiales finales sont très similaires pour les deux modèles.
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Teissier, Pascal. "Fusion de capteurs avec contrôle du contexte : application a la reconnaissance de parole dans le bruit." Grenoble INPG, 1999. http://www.theses.fr/1999INPG0023.
Abstract:
Cette these est consacree a la fusion de capteurs incluant un controle par des informations contextuelles. L'application visee est la reconnaissance audiovisuelle de parole dans le bruit. Tout d'abord, nous passons en revue la litterature sur les systemes de reconnaissance automatique de la parole audiovisuelle existants sans oublier les domaines plus generaux comme la fusion de capteur et la perception de la parole. De cette revue de l'etat de l'art qui laisse apparaitre une considerable diversite d'approches, nous mettons en place une strategie et une methodologie permettant d'etudier et de comparer convenablement, pour une tache de reconnaissance simple (voyelles statiques), les principaux elements qui conditionnent l'efficacite des systemes de reconnaissance audiovisuelle : mise en forme des donnees d'entree, choix de l'architecture de fusion et introduction de mecanismes de controle. Une comparaison de quatre architectures, avec une proposition originale de processus de controle par une information externe (contexte) pour chacune d'entre elles, a permis de faire emerger deux modeles d'integration qui donnent des performances similaires. L'introduction de differents pretraitements de donnees, trop souvent negliges dans la litterature, montre l'importance de la mise en forme des donnees dans un processus de fusion ; la proposition d'un algorithme d'apprentissage supervise permettant le depliage des donnees d'entree ameliore les performances de facon tres significative. Une etude sur l'estimation d'information contextuelle, indispensable pour piloter le systeme de fusion selon les conditions externes (bruit), donne une preference pour l'evaluation de cette variable sur les donnees pretraitees avant tout processus de classification. Enfin, dans une seconde serie d'experimentation, nous continuons la comparaison d'architectures pour une tache de reconnaissance plus complexe (stimuli dynamiques) pour les deux meilleurs modeles d'integration.
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Loevenbruck, Hélène. "Pistes pour le contrôle d'un robot parlant capable de réduction vocalique." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0061.
Abstract:
L'objectif de cette these est d'etudier comment la commande phonemique, par essence abstraite et invariante, est codee en termes de controle moteur pour generer un signal acoustique physique et variable. Pour cela, un modele de controle moteur est exploite, s'appuyant sur la theorie du point d'equilibre, proposee par a. Feldman, selon laquelle tout mouvement resulterait de changements des variables de controle des conditions d'equilibre mecanique du systeme moteur. L'hypothese etudiee ici consiste a relier les commandes motrices discretes, specifiant des points d'equilibre cibles, aux phonemes. Ce modele permet de generer des trajectoires articulatoires et acoustiques realistes, pour des sequences voyelle-voyelle-voyelle, prononcees par un locuteur francais dans diverses conditions d'elocution. En effet, partant du signal acoustique produit par le locuteur, une premiere etape d'inversion d'un modele articulatoire du conduit vocal fournit les trajectoires des articulateurs du conduit vocal. Puis, pour l'articulateur corps de la langue, le plus pertinent dans les sequences vocaliques etudiees, un modele dynamique fonctionnel des articulateurs de la parole est inverse (deuxieme etape d'inversion), afin de trouver les commandes motrices sous-jacentes a la trajectoire observee dans une des conditions d'elocution, dite ideale. Puis a partir des commandes motrices ainsi inferees pour la condition ideale, il est possible, en ne faisant varier que les parametres dynamiques appropries, de generer des signaux articulatoires et acoustiques variables, similaires a ceux des autres conditions d'elocution. Ainsi une piste nouvelle pour la synthese adaptative de la parole est ouverte. Des analyses de sensibilite et des tests perceptifs effectues sur les signaux de synthese attestent de la capacite de ce modele de controle a simuler les effets d'accent d'emphase et de debit a partir de commandes posturales constantes du type point d'equilibre
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Barbier, Guillaume. "Contrôle de la production de la parole chez l’enfant de 4 ans : l'anticipation comme indice de maturité motrice." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAS013/document.
Abstract:
Ce travail de thèse étudie la production de la parole à l'âge de 4 ans, en comparaison avec l'adulte, sous l'angle du contrôle moteur. Un intérêt particulier a été porté à deux indices : la variabilité liée à la répétition de voyelles isolées et la coarticulation anticipatoire intra et extra-syllabique dans le cadre de la production de séquences de type V1-C-V2. Des données acoustiques et articulatoires ont été enregistrées via l'échographie linguale et le dispositif HOCUS. Les données acoustiques ont été analysées pour 20 enfants et 10 adultes et les données articulatoires ont été analysées pour 6 de ces enfants et 2 de ces adultes. En accord avec de nombreuses études de la littérature, la variabilité liée à la répétition est plus importante chez les enfants que chez les adultes. Une forte anticipation de V2 dans la réalisation de V1 a été observée pour tous les adultes. Chez les enfants, cette anticipation n'est pas systématique, et lorsqu'elle est observée, elle est d'amplitude plus faible que chez les adultes. Ainsi, seulement 5 enfants parmi les 20 étudiés montrent des signes d'anticipation, majoritairement dans la dimension antéropostérieure, manifestée dans l'espace acoustique par la dimension F2. La coarticulation anticipatoire intra-syllabique semble également être d'amplitude plus faible chez les enfants. Enfin, les gestes de parole des enfants sont plus lents que ceux des adultes. Dans leur ensemble, ces résultats sont interprétés comme la preuve de l'immaturité du système moteur pour la production de la parole chez l'enfant, selon deux perspectives : des patrons moteurs insuffisamment stables pour la production de gestes vocaliques et un manque d'efficacité dans l'anticipation les gestes futurs lors de la production d'une séquence de sons de parole. Selon une perspective empruntée aux théories du contrôle moteur optimal, nous proposons que la coarticulation anticipatoire repose sur l'usage de modèles internes, représentations sensori-motrices du système moteur de la parole dans le système nerveux central, et que son amplitude reflète la maturation progressive de ces représentations sensori-motrices à mesure que la production de la parole se développeThis thesis work investigates speech production in 4-year-old children, in comparison with adults, from a speech motor control perspective. It focuses on two indices: measures of token-to-token variability in the production of isolated vowels and on anticipatory intra and extra-syllabic coarticulation within V1-C-V2 sequences. Acoustic and articulatory data were recorded thanks to ultrasound tongue imaging within the HOCUS system. Acoustic data from 20 children and 10 adults have been analyzed. Ultrasound data have been analyzed from a subset of these participants: 6 children and 2 adults. In agreement with former studies, token-to-token variability was greater in children than in adults. Strong anticipation of V2 in V1 realization was found in all adults. In children, anticipation was not systematic, and when observed, it was of smaller amplitude than in adults. In more details, only 5 children among the 20 studied showed a small amount of anticipation, mainly along the antero-posterior dimension, manifested in the acoustic F2 dimension. Anticipatory intra-syllabic coarticulation also seems to be of smaller amplitude in children than in adults. Last, children's speech gestures are slower than those of adults. These results are interpreted as evidence for the immaturity of children's speech motor control from two perspectives: insufficiently stable motor control patterns for vowel production, and a lack of effectiveness in anticipating forthcoming gestures. In line with theories of optimal motor control, we assume that anticipatory coarticulation is based on the use of internal models, i.e. sensori-motor representations of the speech production apparatus in the central nervous system, and that the amplitude of anticipatory coarticulation reflects the increasing maturation of these sensori-motor representations as speech develops
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Szabados, Andrew. "Uncontrolled manifolds et réflexes à courte latence dans le contrôle moteur de la parole : une étude de modélisation." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAS039/document.
Abstract:
Ce travail exploite un modèle biomécanique de la production de la parole comme sujet de référence pour étudier plusieurs phénomènes liés à l'adaptabilité et à la stabilité du contrôle moteur de la parole, en particulier l'équivalence motrice et le contrôle postural.La première partie de cette thèse s’intéresse au phénomène de l'équivalence motrice. L'équivalence motrice est une caractéristique essentielle du contrôle moteur de la parole, car les locuteurs doivent s'adapter constamment à des contextes phonétiques toujours différents et à conditions variables de production de la parole. Le concept de « Uncontrolled Manifold » (UCM) offre un cadre théorique pour comprendre les mécanismes sous-jacents à l'équivalence motrice : il propose de représenter la coordination entre les variables de contrôle moteur en deux sous-espaces séparés, un dans lequel tout changement des variables de contrôle affectent la sortie et un autre dans lequel ces changements n'influencent aucunement la sortie.Ce concept est développé et étudié pour la production de la parole en utilisant un modèle biomécanique 2D du conduit vocal. D'abord, une représentation des UCM linéarisées basée sur des matrices de projection orthogonale est proposée. Les UCM de différentes configurations du conduit vocal des 10 voyelles orales françaises sont ensuite caractérisées en étudiant les réponses aux perturbations de leurs commandes. On étudie alors si chaque catégorie phonétique, telle que les phonèmes, les voyelles antérieures/postérieures, ou les voyelles arrondies/non-arrondies, peut être caractérisée par une UCM unique ou si les UCM varient considérablement entre les différents représentants de chacune de ces classes. On a constaté que les UCM linéarisées, celles qui sont spécifiquement calculées pour chaque configuration du conduit vocal, mais aussi celles, plus globales, des classes phonétiques, permettent une réponse efficace aux perturbations des commandes. Cela suggère que des stratégies équivalentes d'équivalence motrice peuvent être mises en œuvre dans chacune de ces classes et que les UCM en fournissent des caractérisations exploitables. Des suggestions sont faites pour de futurs travaux pour déterminer quelles classes pourraient être utilisées dans la pratique.La deuxième partie étudie dans quelle mesure le contrôle postural de la langue exploit des mécanismes passifs - tels que les propriétés mécaniques et élastiques intrinsèques de la langue- ou des réflexes à faible latence - comme le réflexe d’étirement.Une perturbation en force a été appliquée au modèle biomécanique 2D, dans laquelle la langue est tirée vers l'avant par une force exercée sur le corps de la langue à l'aide d'un robot relié à la partie supérieure de la lame de la langue. Les simulations ont été comparées à des données expérimentales recueillies au Gipsa-lab dans des conditions similaires.Cette perturbation a été simulée avec différentes valeurs du paramètre qui dans le modèle module le feedback induit par l’étirement des fibres musculaires. Les résultats ont montré un effet de rebond dans les mouvements de la langue suite à la perturbation qui est imputable au mécanisme réflexe. Étant donné qu'un rebond similaire est observé dans les données expérimentales sur des sujets humains, ce résultat suggère qu’un mécanisme réflexe joue un rôle significatif dans la stabilité posturale de la langue. Les caractéristiques temporelles de ce réflexe ont été analysées et il s’avère que la précision du modèle est insuffisante pour tirer des conclusions sur l'origine, corticale ou spinale, de ce réflexe. Des pistes pour de futures études expérimentales sont proposéesThis work makes use of a biomechanical model of speech production as a reference subject to address several phenomena related to the adaptability and stability of speech motor control, namely motor equivalence and postural stability. The first part of this thesis is related to the phenomenon of motor equivalence. Motor equivalence is a key feature of speech motor control, since speakers must constantly adapt to various phonetic contexts and speaking conditions. The Uncontrolled Manifold (UCM) idea offers a theoretical framework for considering motor equivalence in which coordination among motor control variables is separated into two subspaces, one in which changes in control variables modify the output and another one in which these changes do not influence the output.This concept is developed and investigated for speech production using a 2D biomechanical model. First, a representation of the linearized UCM based on orthogonal projection matrices is proposed. The UCMs of various vocal tract configurations of the 10 French oral vowels are then characterized using their command perturbation responses. It is then investigated whether each phonetic class such as phonemes, front/back vowels, rounded/un-rounded vowels can be characterized by a unique UCM, or whether the UCMs vary significantly across representatives of these different classes. It was found that linearized UCMs, especially those that are specifically computed for each configuration, but also across many of the phonetic classes allow for a command perturbation response that is effective. This suggests that similar motor equivalence strategies can be implemented within each of these classes and that UCMs provide a valid characterization of an equivalence strategy. Further work is suggested to elaborate which classes might be used in practice.The second part addresses the question of the degree to which postural control of the tongue is accomplished through passive mechanisms - such as the mechanical and elastic properties of the tongue itself - or through short-latency reflexes - such as the stretch reflex.A specific external force perturbation, was applied to the 2D biomechanical model , namely one in which the tongue is pulled anteriorly using specific force profile exerted on the tongue body using a force effector attached to the superior part of the tongue blade. Simulation results were compared to experimental data collected at Gipsa-lab under similar conditions.This perturbation was simulated with various values of the model's parameter modulating the reflex strength (feedback gain). The results showed that a perturbation rebound seen in simulated data is due to a reflex mechanism. Since a compatible rebound is seen in data from human subjects, this can be taken as evidence of a reflex mechanism being involved in postural stability of the tongue. The time course of the mechanisms of this reflex, including the generation of force and the movement of the tongue, were analyzed and it was determined that the precision of the model was insufficient to make any conclusions on the origin of this reflex (whether cortical or brainstem). Still, numerous experimental directions are proposed
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Evrard, Marc. "Synthèse de parole expressive à partir du texte : Des phonostyles au contrôle gestuel pour la synthèse paramétrique statistique." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112202.
Abstract:
L’objectif de cette thèse est l’étude et la conception d’une plateforme de synthèse de parole expressive.Le système de synthèse — LIPS3, développé dans le cadre de ce travail, incorpore deux éléments : un module linguistique et un module de synthèse paramétrique par apprentissage statistique (construit à l’aide de HTS et de STRAIGHT). Le système s’appuie sur un corpus monolocuteur conçu, enregistréet étiqueté à cette occasion.Une première étude, sur l’influence de la qualité de l’étiquetage du corpus d’apprentissage, indique que la synthèse paramétrique statistique est robuste aux erreurs de labels et d’alignement. Cela répond au problème de la variation des réalisations phonétiques en parole expressive.Une seconde étude, sur l’analyse acoustico-phonétique du corpus permet la caractérisation de l’espace expressif utilisé par la locutrice pour réaliser les consignes expressives qui lui ont été fournies. Les paramètres de source et les paramètres articulatoires sont analysés suivant les classes phonétiques, ce qui permet une caractérisation fine des phonostyles.Une troisième étude porte sur l’intonation et le rythme. Calliphony 2.0 est une interface de contrôlechironomique temps-réel permettant la modification de paramètres prosodiques (f0 et tempo) des signaux de synthèse sans perte de qualité, via une manipulation directe de ces paramètres. Une étude sur la stylisation de l’intonation et du rythme par contrôle gestuel montre que cette interface permet l’amélioration, non-seulement de la qualité expressive de la parole synthétisée, mais aussi de la qualité globale perçue en comparaison avec la modélisation statistique de la prosodie.Ces études montrent que la synthèse paramétrique, combinée à une interface chironomique, offre une solution performante pour la synthèse de la parole expressive, ainsi qu’un outil d’expérimentation puissant pour l’étude de la prosodieThe subject of this thesis was the study and conception of a platform for expressive speech synthesis.The LIPS3 Text-to-Speech system — developed in the context of this thesis — includes a linguistic module and a parametric statistical module (built upon HTS and STRAIGHT). The system was based on a new single-speaker corpus, designed, recorded and annotated.The first study analyzed the influence of the precision of the training corpus phonetic labeling on the synthesis quality. It showed that statistical parametric synthesis is robust to labeling and alignment errors. This addresses the issue of variation in phonetic realizations for expressive speech.The second study presents an acoustico-phonetic analysis of the corpus, characterizing the expressive space used by the speaker to instantiate the instructions that described the different expressive conditions. Voice source parameters and articulatory settings were analyzed according to their phonetic classes, which allowed for a fine phonostylistic characterization.The third study focused on intonation and rhythm. Calliphony 2.0 is a real-time chironomic interface that controls the f0 and rhythmic parameters of prosody, using drawing/writing hand gestures with a stylus and a graphic tablet. These hand-controlled modulations are used to enhance the TTS output, producing speech that is more realistic, without degradation as it is directly applied to the vocoder parameters. Intonation and rhythm stylization using this interface brings significant improvement to the prototypicality of expressivity, as well as to the general quality of synthetic speech.These studies show that parametric statistical synthesis, combined with a chironomic interface, offers an efficient solution for expressive speech synthesis, as well as a powerful tool for the study of prosody
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Blagouchine, Iaroslav. "Modélisation et analyse de la parole : Contrôle d’un robot parlant via un modèle interne optimal basé sur les réseaux de neurones artificiels. Outils statistiques en analyse de la parole." Thesis, Aix-Marseille 2, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX26666.
Abstract:
Cette thèse de doctorat traite les aspects de la modélisation et de l'analyse de la parole, regroupés sous le chapeau commun de la qualité. Le premier aspect est représenté par le développement d'un modèle interne de contrôle de la production de la parole ; le deuxième, par le développement des outils pour son analyse. Un modèle interne optimal sous contraintes est proposé pour le contrôle d'un robot parlant, basé sur l'hypothèse du point d'équilibre (EPH, modèle-lambda). Ce modèle interne se repose sur le principe suivant : les mouvements du robot sont produits de telle façon que la longueur du chemin, parcouru dans l'espace interne des commandes motrices lambda, soit minimale, sous certaines contraintes liées à l'espace externe. L'aspect mathématique du problème conduit au problème géodésique généralisé, un problème relevant du calcul variationnel, dont la solution exacte analytique est assez complexe. En utilisant certains résultats empiriques, une solution approximative est enfin développée et implémentée. La solution du problème donne des résultats intéressants et prometteurs, et montre que le modèle interne proposé permet d'atteindre une certaine réalité de la production de la parole ; notamment, des similitudes entre la parole réelle et celle produite par le robot sont constatées. Puis, dans un but d'analyser et de caractériser le signal de parole, plusieurs méthodes d'analyse statistique sont développées. Elles sont basées sur les statistiques d'ordre supérieurs et sur l'entropie discrète normalisée. Dans ce cadre, nous avons également élaboré un estimateur non-biaisée et efficace du cumulant d'ordre quatre, en deux versions bloc et adaptativeThis Ph.D. dissertation deals with speech modeling and processing, which both share the speech quality aspect. An optimum internal model with constraints is proposed and discussed for the control of a biomechanical speech robot based on the equilibrium point hypothesis (EPH, lambda-model). It is supposed that the robot internal space is composed of the motor commands lambda of the equilibrium point hypothesis. The main idea of the work is that the robot movements, and in particular the robot speech production, are carried out in such a way that, the length of the path, traveled in the internal space, is minimized under acoustical and mechanical constraints. Mathematical aspect of the problem leads to one of the problems of variational calculus, the so-called geodesic problem, whose exact analytical solution is quite complicated. By using some empirical findings, an approximate solution for the proposed optimum internal model is then developed and implemented. It gives interesting and challenging results, and shows that the proposed internal model is quite realistic; namely, some similarities are found between the robot speech and the real one. Next, by aiming to analyze speech signals, several methods of statistical speech signal processing are developed. They are based on higher-order statistics (namely, on normalized central moments and on the fourth-order cumulant), as well as on the discrete normalized entropy. In this framework, we also designed an unbiased and efficient estimator of the fourth-order cumulant in both batch and adaptive versions
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Valdés, Vargas Julian Andrés. "Adaptation de clones orofaciaux à la morphologie et aux stratégies de contrôle de locuteurs cibles pour l'articulation de la parole." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENT105/document.
Abstract:
La capacité de production de la parole est apprise et maintenue au moyen d'une boucle de perception-action qui permet aux locuteurs de corriger leur propre production en fonction du retour perceptif reçu. Ce retour est auditif et proprioceptif, mais pas visuel. Ainsi, les sons de parole peuvent être complétés par l'affichage des articulateurs sur l'écran de l'ordinateur, y compris ceux qui sont habituellement cachés tels que la langue ou le voile du palais, ce qui constitue de la parole augmentée. Ce type de système a des applications dans des domaines tels que l'orthophonie, la correction phonétique et l'acquisition du langage. Ce travail a été mené dans le cadre du développement d'un système de retour articulatoire visuel, basé sur la morphologie et les stratégies articulatoires d'un locuteur de référence, qui anime automatiquement une tête parlante 3D à partir du son de la parole. La motivation de cette recherche était d'adapter ce système à plusieurs locuteurs. Ainsi, le double objectif de cette thèse était d'acquérir des connaissances sur la variabilité inter-locuteur, et de proposer des modèles pour adapter un clone de référence, composé de modèles des articulateurs de la parole (lèvres, langue, voile du palais, etc.), à d'autres locuteurs qui peuvent avoir des morphologies et des stratégies articulatoires différentes. Afin de construire des modèles articulatoires pour différents contours du conduit vocal, nous avons d'abord acquis des données qui couvrent l'espace articulatoire dans la langue française. Des Images médio-sagittales obtenues par Résonance Magnétique (IRM) pour onze locuteurs francophones prononçant 63 articulations ont été recueillis. L'un des principaux apports de cette étude est une base de données plus détaillée et plus grande que celles disponibles dans la littérature. Cette base contient, pour plusieurs locuteurs, les tracés de tous les articulateurs du conduit vocal, pour les voyelles et les consonnes, alors que les études précédentes dans la littérature sont principalement basées sur les voyelles. Les contours du conduit vocal visibles dans l'IRM ont été tracés à la main en suivant le même protocole pour tous les locuteurs. Afin d'acquérir de la connaissance sur la variabilité inter-locuteur, nous avons caractérisé nos locuteurs en termes des stratégies articulatoires des différents articulateurs tels que la langue, les lèvres et le voile du palais. Nous avons constaté que chaque locuteur a sa propre stratégie pour produire des sons qui sont considérées comme équivalents du point de vue de la communication parlée. La variabilité de la langue, des lèvres et du voile du palais a été décomposé en une série de mouvements principaux par moyen d'une analyse en composantes principales (ACP). Nous avons remarqué que ces mouvements sont effectués dans des proportions différentes en fonction du locuteur. Par exemple, pour un déplacement donné de la mâchoire, la langue peut globalement se déplacer dans une proportion qui dépend du locuteur. Nous avons également remarqué que la protrusion, l'ouverture des lèvres, l'influence du mouvement de la mâchoire sur les lèvres, et la stratégie articulatoire du voile du palais peuvent également varier en fonction du locuteur. Par exemple, certains locuteurs replient le voile du palais contre la langue pour produire la consonne /ʁ/. Ces résultats constituent également une contribution importante à la connaissance de la variabilité inter-locuteur dans la production de la parole. Afin d'extraire un ensemble de patrons articulatoires communs à différents locuteurs dans la production de la parole (normalisation), nous avons basé notre approche sur des modèles linéaires construits à partir de données articulatoires. Des méthodes de décomposition linéaire multiple ont été appliquées aux contours de la langue, des lèvres et du voile du palaisThe capacity of producing speech is learned and maintained by means of a perception-action loop that allows speakers to correct their own production as a function of the perceptive feedback received. This auto feedback is auditory and proprioceptive, but not visual. Thus, speech sounds may be complemented by augmented speech systems, i.e. speech accompanied by the virtual display of speech articulators shapes on a computer screen, including those that are typically hidden such as tongue or velum. This kind of system has applications in domains such as speech therapy, phonetic correction or language acquisition in the framework of Computer Aided Pronunciation Training (CAPT). This work has been conducted in the frame of development of a visual articulatory feedback system, based on the morphology and articulatory strategies of a reference speaker, which automatically animates a 3D talking head from the speech sound. The motivation of this research was to make this system suitable for several speakers. Thus, the twofold objective of this thesis work was to acquire knowledge about inter-speaker variability, and to propose vocal tract models to adapt a reference clone, composed of models of speech articulator's contours (lips, tongue, velum, etc), to other speakers that may have different morphologies and different articulatory strategies. In order to build articulatory models of various vocal tract contours, we have first acquired data that cover the whole articulatory space in the French language. Midsagittal Magnetic Resonance Images (MRI) of eleven French speakers, pronouncing 63 articulations, have been collected. One of the main contributions of this study is a more detailed and larger database compared to the studies in the literature, containing information of several vocal tract contours, speakers and consonants, whereas previous studies in the literature are mostly based on vowels. The vocal tract contours visible in the MRI were outlined by hand following the same protocol for all speakers. In order to acquire knowledge about inter-speaker variability, we have characterised our speakers in terms of the articulatory strategies of various vocal tract contours like: tongue, lips and velum. We observed that each speaker has his/her own strategy to achieve sounds that are considered equivalent, among different speakers, for speech communication purposes. By means of principal component analysis (PCA), the variability of the tongue, lips and velum contours was decomposed in a set of principal movements. We noticed that these movements are performed in different proportions depending on the speaker. For instance, for a given displacement of the jaw, the tongue may globally move in a proportion that depends on the speaker. We also noticed that lip protrusion, lip opening, the influence of the jaw movement on the lips, and the velum's articulatory strategy can also vary according to the speaker. For example, some speakers roll up their uvulas against the tongue to produce the consonant /ʁ/ in vocalic contexts. These findings also constitute an important contribution to the knowledge of inter-speaker variability in speech production. In order to extract a set of common articulatory patterns that different speakers employ when producing speech sounds (normalisation), we have based our approach on linear models built from articulatory data. Multilinear decomposition methods have been applied to the contours of the tongue, lips and velum. The evaluation of our models was based in two criteria: the variance explanation and the Root Mean Square Error (RMSE) between the original and recovered articulatory coordinates. Models were also assessed using a leave-one-out cross validation procedure
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Savariaux, Christophe. "Étude de l'espace de contrôle distal en production de la parole : les enseignements d'une perturbation à l'aide d'un tube labial." Grenoble INPG, 1995. http://www.theses.fr/1995INPG0024.
Abstract:
Cette these s'inscrit dans le cadre d'un projet a long terme de l'equipe articulatoire de l'icp dont le but est de realiser et de controler un robot anthropomorphique capable de produire de la parole selon des processus simulant les strategies d'un locuteur humain. Dans un tel projet, une etape importante consiste a comprendre comment la tache est specifiee pour le locuteur et plus precisement quel est l'espace de controle distal (acoustique ou articulatoire). Pour determiner les poids respectifs de ces deux espaces dans le controle de la production des voyelles, nous avons choisi une approche experimentale s'appuyant sur une perturbation des strategies habituelles de production. Pour cela nous avons insere entre les levres de 11 locuteurs, un tube labial de 20 mm de diametre imposant ainsi une grande aire labiale et nous leur avons demande de produire dans ces conditions la voyelle u, usuellement produite avec une faible ouverture labiale. Nous avons alors recueilli des donnees articulatoires (rayons x) et acoustiques (signal sonore produit). Les strategies developpees pour faire face a la perturbation ont ete ainsi analysees, dans un premier temps sur la base d'une description acoustique a l'aide du patron formantique f1/f2 et ensuite a l'aide des resultats issus de tests perceptifs realises pour evaluer la qualite perceptive des sons produits. Nos resultats ont confirme que la compensation etait possible grace a une complete reorganisation articulatoire. Nous avons ensuite pu mettre en evidence que le comportement des locuteurs a ete fortement base et controle en vue d'une amelioration du resultat acoustique: la cible auditive est donc clairement presente dans la tache du locuteur. Finalement, nous avons propose d'integrer ces resultats dans un schema general du controle de la production de la parole
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Jelassi, Sofiene. "Contrôle adaptatif de la qualité lors du transfert interactif de la voix sur un réseau mobile ad-hoc." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066190.
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Delebecque, Louis. "Etude, analyse et modélisation physique de la production de la parole avec applications aux troubles liés à une surdité profonde." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT118/document.
Abstract:
L’apprentissage du langage parlé nécessite un contrôle musculaire très précis des différents organes intervenant dans la production de la parole. La production de sons voisés, qui résulte de l’auto-oscillation des cordes vocales, est notamment influencée par l’ensemble du système phonatoire, du diaphragme jusqu’aux lèvres. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse s’inscrivent dans un contexte de modélisation physique de la parole. Les objectifs s’articulent autour de la compréhension des phénomènes physiques gouvernant la production de sons voisés. Les études sont appliquées à des cas pour lesquels le contrôle de la production est fortement altéré, lorsque le locuteur souffre de pertes auditives importantes. Dans ce cas de figure, les interactions physiques peuvent jouer un rôle important dans l’apparition de troubles de la production. La démarche adoptée consiste alors dans un premier temps à observer les phénomènes étudiés au moyen de mesures in vivo puis à proposer des modèles théoriques mécanique, aérodynamique et acoustique permettant de les décrire. Ensuite, les modèles sont validés en comparant avec des mesures réalisées sur une maquette de l’appareil phonatoire. Finalement,des simulations numériques temporelles basées sur un modèle à deux masses pour décrire le comportement mécanique des cordes vocales, permettent de tester les modèles physiques pour des cas concrets de production. La première étude se concentre sur les sauts de fréquence fondamentale qui accompagnent les transitions involontaires entre deux mécanismes laryngés lors de la production d’une voyelle. Les travaux expérimentaux et numériques montrent qu’une transition de mécanisme laryngé est la manifestation d’une bifurcation du système laryngé et que ces bifurcations se produisent lors d’une variation de la raideur des cordes vocales, de la pression sous-glottique, de l’aire glottique initiale ou bien de la longueur des résonateurs acoustiques. Les modèles théoriques permettent de reproduire les sauts de fréquence fondamentale observés expérimentalement. Ils sont utilisés pour étudier les différentes stratégies motrices responsables de ces sauts de fréquence. La deuxième étude porte sur la production de consonnes plosives, en particulier sur les effets de la réalisation d’une occlusion du conduit vocal sur l’arrêt puis l’apparition de l’oscillation des cordes vocales. Les simulations de séquences voyelle - plosive bilabiale non voisée (/p/)-voyelle effectuées montrent que l’expansion passive de la cavité supraglottique est à l’origine du maintien de l’auto-oscillation des cordes vocales après la fermeture du conduit vocal et que l’augmentation de la longueur du conduit vocal a pour effet de réduire le délai entre le relâchement de l’occlusion et l’apparition de l’oscillation des cordes vocales. Ces résultats impliquent que l’articulation joue un rôle considérable sur le mode de voisement (voisée ou non voisée) de la consonne et sur la valeur du Voice Onset Time pour une consonne plosive non voiséeLanguage learning requires specific muscle control of all organs that contribute to speech production. Voiced sounds production, which results from vocal folds self oscillation, is especially influenced by the whole phonatory apparatus, from diaphragm to lips. The general background of this thesis is the physical modeling of speech production and the objectives are motivated by a better comprehension of physical phenomena occurring in voiced sounds production. In the frame of this work, studies are focused on cases where speech production control is impaired, for example when the speaker suffers from an important hearing loss. In this situation, physical interactions can play an important role in speech production disorders emergence. The approach adopted here is first to observe the studied phenomena thanks to invivo measurements then to describe them thanks to theoretical models. Thereafter, the models are validated by comparing theoretical results with measurements performed on a replica of the phonatory apparatus. Finally, numerical simulations in the time domain, based on a two-mass model, allow to apply physical models to specific speech production occurrences.The first study deals with fundamental frequency jumps that are observed during an unvoluntary transition between two different laryngeal mechanisms in case of vowel production.Experimental and numerical results highlight that a transition between two different laryngeal mechanisms is a symptom of the laryngeal system bifurcation, and that such bifurcation occurs during a variation of the vocal folds stiffness, the subglottal pressure,the prephonatory glottal area or the acoustic resonators length. The theoretical models allow to simulate the fundamental frequency jumps that are observed experimentally. They are used to study the different motor strategies responsible for these frequency jumps.The second study deals with plosive consonants production, and in particular with the effectsof a vocal tract occlusion on voicing offset and onset. Simulations of vowel – voiceless plosive - vowel production highlight that passive expansion of the supraglottal cavity is responsible for the voicing extension after vocal tract closure, and that increase of the vocal tract length leads to a shorter delay between the vocal tract occlusion release and the voicing onset. These results highlight that the articulation plays an important role in voicing (voiced or voiceless) and in voice-onset-time value for a voiceless plosive
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Nocaudie, Olivier. "Imitation et contrôle prosodique dans l'entraînement à la remédiation phonétique : évaluation, mesure et applications pour l'enseignant en langue étrangère." Thesis, Toulouse 2, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU20123/document.
Abstract:
L’imitation est un comportement largement répandu dans le règne animal et chez l’être humain, nous aidant à faire de nombreuses choses dont : nous adapter à notre environnement social et culturel, communiquer, et apprendre des autres. Dans ce travail, nous considérons des aspects de l’imitation en parole au niveau prosodique, et plus précisément, dans le contexte de la remédiation phonétique au moyen de la Méthode Verbo-Tonale (MVT). Per se, la pratique phonétique en classe constitue un jeu d’imitations, soulevant des questions passionnantes, liées aussi bien à la perception et à la production d’une langue étrangère qu’à la reproductibilité des paramètres acoustiques de la parole en langue première, i.e. le contrôle prosodique. Notre première étude traite du contrôle prosodique chez l’enseignant et elle questionne les relations de l’évaluation auditive de la similarité prosodique par les paradigmes AX et AXB avec la mesure de la similarité au moyen de différentes métriques. Ces résultats sont croisés et révèlent une bonne corrélation entre méthodes semi-automatiques de mesures et tests de perception. Notre seconde étude se fonde sur les résultats précédents et propose d’explorer plus avant une mesure de la similarité prosodique obtenue à partir de courbe de f0 stylisées rectilinéaires au moyen d’une Turning Function. Appliquer cette méthode à un corpus d’imitations parolières lexicalisées et delexicalisées nous aide à souligner les bénéfices et les lacunes de la méthode. Il est finalement proposé d’appliquer de telles techniques de détection de la similarité prosodique à l’entraînement du contrôle prosodique de l’enseignantImitation is a widespread behavior amongst animals and humans, helping us do many things, including adapting to our cultural and social environment, communicating with and learning from others. In this work, we consider aspects of imitation in speech at a prosodic level; more specifically, we will focus on phonetic remediation using the Verbo Tonal Method (VTM). Phonetic practice in the classroom, per se, is an imitation game raising interesting open questions linked to L2 speech perception and production as well as L1 acoustic features reproducibility, i.e phonetic-prosodic control. Our first study deals with the teacher’s ability to control prosodic features; it questions the link between the perception of prosodic similarity using the AX and AXB paradigms, and measures of similarity using other metrics on a more objective level. Results are then cross-compared: they reveal a fair correlation between semi-automatic methods and perceptual tests. Our second study builds on previous results and further tests measurements of prosodic similarity obtained from rectilinear stylized f0 curves using a Turning Function. Applying this method to a corpus of lexicalized and delexicalized speech imitations helps us underline the benefits and flaws of the method. We propose to apply such evaluation techniques to train teacher’s phonetic control
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Patri, Jean-François. "Modélisation Bayésienne de planification motrice de la parole : variabilité, buts multisensoriels et intéraction perceptuo-motrices." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAS019/document.
Abstract:
Contexte et objectif:C’est presque une banalité que de dire qu’une des caractéristiques principales de la parole est sa variabilité : variabilité inter-sexe, inter-locuteur, mais aussi variabilité d’un contexte à un autre ou d’une répétition à une autre pour un même sujet. C’est cette variabilité qui fait à la fois la beauté de la parole mais aussi la complexité de son traitement par les technologies vocales, et la difficulté pour en comprendre les mécanismes. Dans cette thèse nous étudions certains aspects de cette variabilité, avec comme point de départ la variabilité observée chez un locuteur dans la répétition d’un même son dans les mêmes conditions, que nous appelons variabilité intrinsèque.Les modèles de contrôle moteur de la parole abordent principalement la variabilité contextuelle de la parole mais prennent rarement en compte sa variabilité intrinsèque, alors même que l’on sait que c’est cette variabilité qui donne à la parole tout son caractère naturel. Dans le contexte général du contrôle moteur, l’origine précise de la variabilité intrinsèque reste peu comprise et controversée. Cependant, une hypothèse courante est que la variabilité intrinsèque serait essentiellement due à du bruit neuronal dans la chaine d’exécution.L’objectif principal de cette thèse est d’aborder la variabilité intrinsèque et contextuelle de la production de la parole dans un cadre formel intégrateur. Pour cela nous faisons l’hypothèse que la variabilité intrinsèque n’est pas que le résultat d’un bruit d’exécution, mais qu’elle résulte aussi d’une stratégie de contrôle où la variabilité inter-répétition fait partie intégrante de la représentation de la tâche.Méthodologie:Nous formalisons cette idée dans un cadre computationnel probabiliste, la modélisation Bayésienne, où l’abondance de réalisations possibles d’un même item de parole est représentée naturellement sous la forme d’incertitudes, et où la variabilité est donc manipulée formellement. Nous illustrons la pertinence de cette approche à travers trois contributions.Résultats:Dans un premier temps, nous reformulons un modèle existant de contrôle optimal de la parole, le modèle GEPPETO, dans le formalisme probabiliste et démontrons que le modèle Bayésien contient GEPPETO comme un cas particulier. En particulier, nous illustrons comment l’approche Bayésienne permet de rendre compte de la variabilité intrinsèque tout en incluant les mêmes principes d’émergence et de structuration de la variabilité contextuelle proposés par GEPPETO.Dans un deuxième temps, le formalisme nous permet de dépasser le cadre de GEPPETO en y intégrant une composante somatosensorielle dans la représentation des buts. Cela permet d’introduire une variabilité interindividuelle sur la préférence sensorielle, c’est-à-dire la modulation des poids relatifs des cibles auditives et somatosensorielles, et permet d’expliquer la variabilité de compensation observée dans les études de perturbation sensorielle. Cette étape a nécessité l’élaboration d’hypothèses sur l’intégration des retours sensoriels dans la planification, dont nous avons cherché à évaluer la pertinence en concevant une expérience originale de production-perception de parole.Dans un troisième temps, nous exploitons le formalisme pour réinterpréter des données expérimentales récentes qui mettent en évidence un changement perceptif consécutif à un apprentissage moteur induit par une altération du retour auditif. Cela est rendu possible grâce à la représentation unifiée des connaissances dans le modèle, qui permet d’intégrer la production et la perception dans un cadre formel unique.L’ensemble de ces travaux illustre la capacité du formalisme Bayésien à proposer une démarche systématique et structurée pour la construction des modèles. Cette démarche facilite le développement des modèles et leur complexification progressive en précisant et explicitant les hypothèses formuléesContext and goal:It is almost a truism to affirm that one of the main features of speech is its variability: variability inter-gender, inter-speaker, but also variability from one context to another, or from one repetition to another for a given subject. Variability underlies at the same time the beauty of speech, the complexity of its treatment by speech technologies, and the difficulty for understanding its mechanism. In this thesis we study certain aspects of speech variability, our starting point being the variability characterizing the repetitions of a given utterance by a given subject, in a given condition, which we call intrinsic variability.Models of speech motor control have mainly focused on the contextual aspects of speech variability, and have rarely considered its intrinsic component, even though it is this fundamental component of variability that gives speech it naturalness. In the general context of motor control, the precise origin of the intrinsic variability of our movements remains controversial and poorly understood, however, a common assumption is that intrinsic variability would mainly originate from neural and muscular noise in the execution chain.The main goal of this thesis is to address the contextual and intrinsic component of speech variability in an integrative computational framework . To this aim, we postulate that the main component of the intrinsic variability of speech is not just execution noise, but that it results from a control strategy where intrinsic variability characterizes the abundance of possible productions of the intended speech item.Methodology:We formalize this idea in a probabilistic computational framework, Bayesian modeling, where the abundance of possible realizations of a given speech item is naturally represented as uncertainty, and where variability is thus formally manipulated. We illustrate the pertinence of this approach with three main contributions.Results:Firstly, we reformulate in Bayesian terms an existing model of speech motor control, the GEPPETO model, and demonstrate that this Bayesian reformulation, which we call B-GEPPETO, contains GEPPETO as a particular case . In particular, we illustrate how the Bayesian approach enables to account for the intrinsic component of speech variability while including the same principles proposed by GEPPETO for the emergence and structuration of its contextual component.Secondly, the Bayesian framework enable us to go beyond and extend B-GEPPETO in order to include a multisensory characterization of speech motor goals, with auditory and somatosensory components. We apply this extension to explore variability in the context of compensations to sensory-motor perturbation in speech production. We account for differences in compensation as sensory preferences implemented by modulating the relative contribution of each sensory modality in the model . The somatosensory characterization of speech motor goals involved a certain number of hypotheses that we intended to evaluate with two experimental studies.Finally, in our third contribution we exploit the formalism for the reinterpretation of recent experimental observations concerning perceptual changes following speech motor adaptation to auditory perturbations. This original analysis is made possible thanks to the unified representation of knowledge in the model, which enables to account for production and perception processes in a single computational framework.Taken together, these contributions illustrate how the Bayesian framework offers a structured and systematic approach for the construction of models in cognitive sciences . The framework facilitates the development of models and their progressive complexification by specifying and clarifying underlying assumptions
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Aouati, Amar. "Utilisation des technologies vocales dans une application multicanaux." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112373.
Abstract:
Le travail mené vise à réaliser un système, effectivement utilisable, de compréhension du langage employé par les contrôleurs aériens dans les échanges verbaux avec les pilotes. Dans cette optique sont utilisées des méthodes classiques d'intelligence artificielle adaptées à des systèmes de reconnaissance et de synthèse de la parole. Le système vise à interpréter le langage de travail, dont il utilise les contraintes. Le locuteur respecte des contraintes de débit pour la prononciation, et les règles de la "phraséologie" employée pour la formulation des phrases. Le système est entouré de plusieurs outils qui permettent de l'utiliser de façon opérationnelle : aide à la définition du langage de l'application, aide à la construction du vocabulaire de référence. Les options prises pour la réalisation du prototype 0 du terminal vocal intelligent ont permis un dialogue effectif avec un délai de réponse qui autorise le temps réel.
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Lalevee-Huart, Claire. "Développement du contrôle moteur de la parole : une étude longitudinale d'un enfant francophone agé de 7 à 16 mois, à partir d'un corpus audio-visuel." Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENL016.
Abstract:
La première année de vie est une période cruciale pour le développement de la parole chez l'enfant. Le babillage, étape clé dans ce développement, apparaît vers 6 mois sous une forme quasi-similaire chez tous les enfants du monde quel que soit le langage environnant. Durant cette période, l'enfant ne contrôle pas la nature de ses productions et n'a pas encore acquis les capacités pour produire les unités phonologiques de sa langue maternelle. Avec l'apparition de ses premiers mots autour de 12 mois, c'est-à-dire de productions verbales désignant de façon stable un référent identifiable. L'enfant a parcouru un chemin développemental durant lequel il a acquis de nouvelles capacités motrices, articulatoires et phonologiques. Nous nous sommes intéressées à l'apparition de ces capacités en adoptant une démarche à la croisée des approches scientifiques actuelles de type bottom-up (MacNeilage, 1998) et top-down (Fikkert & al. 2004, Wauquier, 2005, 2006) En effet, il nous semble que les productions de parole ne peuvent pas s'expliquer hors du cadre articulatoire et moteur. Mais il nous paraît pour autant indispensable de prendre en considération les caractéristiques structurelles et les contraintes linguistiques de l'input (Vilunan, 1996). Pour nous, l'enfant doit donc s'adapter à sa langue maternelle en fonction de ses capacités motrices et articulatoires qui évolueront avec la croissance et la maturation cognitive, tout en comparant constamment ses productions à sa langue maternelle. Pour évaluer ces propositions théoriques, nous avons élaboré une base de données des productions vocales d'un enfant francophone âgé de 7 à 16 mois à partir d'un corpus audio-visuel. Notre questionnement porte sur la nature des premiers mots. En effet, si le contrôle des oscillations mandibulaires peut bien être considéré comme la structure de base de la parole, l'enfant ne pourra pas produire de syllabe adulte tant qu'il n'aura pas acquis trois contrôles supplémentaires à celui de mandibule : (i) le contrôle du vélum qui permet d'obtenir un conduit vocal globalement oral pour produire des séquences consonnes-voyelles distinctes, (ii) le contrôle de la coordination orolaryngée qui permet d'obtenir la distinction voisée/non voisée, et (iii) le contrôle du rythme mandibulaire qui va permettre à l'enfant d'adapter ses productions au patron prosodique de sa langue maternelleThe first year of life can be considered as a crucial period for speech development in children. Indeed 6 months of age is the time when babbling, a key step for this development, appears under a form which is quite similar for all children in the world, whatever the language in which they are reared. It is a period when the child has no control over the nature of his productions and no ability to produce phonological units of his mother tongue. Around 12 months the child begins to produce his firm words i. E. His first meaningful utterances. The child has followed a developmental path in which he has acquired new motor, articulatory and phonological skills. We studied the development of these capabilities with an approach at the crossroad of bottom-up (MacNeilage, 1998) and top·down (Filckert et al 2004, Wauquier, 2005, 2006) current scientific approaches. Indeed, it seems that the production of speech can not be explained outside the articulatory and motor control and acquisition. But so far it seems essential to take into account the structural features and constraints of the input language (Vihman, 1996). For us, the child must adapt to his mother tongue, as permitted by his articulatory motor skills, that w' evolve with growth and cognitive maturation, while constantly comparing his productions with his native language. To evaluate these theoretical propositions, we developed a database composed by the vocal productions of a child aged from 7 to 16 months from an audio- visual corpus. Our question concerns the nature of early words. Yet if the control of mandibular oscillations can be described as the basic underlying structure in speech, the development of an adult—like language-specific syllable will imply three types of controls in addition to that of the mandible : (i) the control of the velum, which yields a fully oral vocal tract to produce salient consonant-vowel sequences, (ii) the control of the oro-laryngeal coordination to obtain the voiced vs unvoiced distinction and (iii) the rhythmic mandibular control which enables the child to adapt to the prosodic patterns of his mother tongue
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Rolland, de Rengervé Antoine. "Apprentissage Interactif en Robotique Autonome : vers de nouveaux types d'IHM." Phd thesis, Université de Cergy Pontoise, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00969519.
Abstract:
Un robot autonome collaborant avec des humains doit être capable d'apprendre à se déplacer et à manipuler des objets dans la même tâche. Dans une approche classique, on considère des modules fonctionnels indépendants gérant les différents aspects de la tâche (navigation, contrôle du bras...). A l'opposé, l'objectif de cette thèse est de montrer que l'apprentissage de tâches de natures différentes peut être abordé comme un problème d'apprentissage d'attracteurs sensorimoteurs à partir d'un petit nombre de structures non spécifiques à une tâche donnée. Nous avons donc proposé une architecture qui permet l'apprentissage et l'encodage d'attracteurs pour réaliser aussi bien des tâches de navigation que de contrôle d'un bras.Comme point de départ, nous nous sommes appuyés sur un modèle inspiré des cellules de lieu pour la navigation d'un robot autonome. Des apprentissages en ligne et interactifs de couples lieu/action sont suffisants pour faire émerger des bassins d'attraction permettant à un robot autonome de suivre une trajectoire. En interagissant avec le robot, on peut corriger ou orienter son comportement. Les corrections successives et leur encodage sensorimoteur permettent de définir le bassin d'attraction de la trajectoire. Ma première contribution a été d'étendre ce principe de construction d'attracteurs sensorimoteurs à un contrôle en impédance pour un bras robotique. Lors du maintien d'une posture proprioceptive, les mouvements du bras peuvent être corrigés par une modification en-ligne des commandes motrices exprimées sous la forme d'activations musculaires. Les attracteurs moteurs résultent alors des associations simples entre l'information proprioceptive du bras et ces commandes motrices. Dans un second temps, j'ai montré que le robot pouvait apprendre des attracteursvisuo-moteurs en combinant les informations proprioceptives et visuelles. Le contrôle visuo-moteur correspond à un homéostat qui essaie de maintenir un équilibre entre ces deux informations. Dans le cas d'une information visuelle ambiguë, le robot peut percevoir un stimulus externe (e.g. la main d'un humain) comme étant sa propre pince. Suivant le principe d'homéostasie, le robot agira pour réduire l'incohérence entre cette information externe et son information proprioceptive. Il exhibera alors un comportement d'imitation immédiate des gestes observés. Ce mécanisme d'homéostasie, complété par une mémoire des séquences observées et l'inhibition des actions durant l'observation, permet au robot de réaliser des imitations différées et d'apprendre par observation. Pour des tâches plus complexes, nous avons aussi montré que l'apprentissage de transitions peut servir de support pour l'apprentissage de séquences de gestes, comme c'était le cas pour l'apprentissage de cartes cognitives en navigation. L'utilisation de contextes motivationnels permet alors le choix entre les différentes séquences apprises.Nous avons ensuite abordé le problème de l'intégration dans une même architecture de comportements impliquant une navigation visuomotrice et le contrôle d'un bras robotique pour la préhension d'objets. La difficulté est de pouvoir synchroniser les différentes actions afin que le robot agisse de manière cohérente. Les comportements erronés du robot sont détectés grâce à l'évaluation des actions proposées par le modèle vis à vis des corrections imposées par le professeur humain. Un apprentissage de ces situations sous la forme de contextes multimodaux modulant la sélection d'action permet alors d'adapter le comportement afin que le robot reproduise la tâche désirée.Pour finir, nous présentons les perspectives de ce travail en terme de contrôle sensorimoteur, pour la navigation comme pour le contrôle d'un bras robotique, et son extension aux questions d'interface homme/robot. Nous insistons sur le fait que différents types d'imitation peuvent être le fruit des propriétés émergentes d'une architecture de contrôle sensorimotrice.
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Lalevée, Claire. "Développement du contrôle moteur de la parole : une étude longitudinale d'un enfant francophone âge de 7 à 16 mois, à partir d'un corpus audio-visuel." Phd thesis, Université de Grenoble, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00579921.
Abstract:
La première année de vie est une période cruciale pour le développement de la parole chez l'enfant. Le babillage, étape clé dans ce développement, apparaît vers 6 mois sous une forme quasi-similaire chez tous les enfants du monde quel que soit le langage environnant. Durant cette période, l'enfant ne contrôle pas la nature de ses productions et n'a pas encore acquis les capacités pour produire les unités phonologiques de sa langue maternelle. Avec l'apparition de ses premiers mots autour de 12 mois, c'est-à-dire de productions verbales désignant de façon stable un référent identifiable, l'enfant a parcouru un chemin développemental durant lequel il a acquis de nouvelles capacités motrices, articulatoires et phonologiques. Nous nous sommes intéressées à l'apparition de ces capacités en adoptant une démarche à la croisée des approches scientifiques actuelles de type bottom-up (MacNeilage, 1998) et top-down (Fikkert & al. 2004, Wauquier, 2005, 2006) En effet, il nous semble que les productions de parole ne peuvent pas s'expliquer hors du cadre articulatoire et moteur. Mais il nous paraît pour autant indispensable de prendre en considération les caractéristiques structurelles et les contraintes linguistiques de l'input (Vihman, 1996). Pour nous, l'enfant doit donc s'adapter à sa langue maternelle en fonction de ses capacités motrices et articulatoires qui évolueront avec la croissance et la maturation cognitive, tout en comparant constamment ses productions à sa langue maternelle. Pour évaluer ces propositions théoriques, nous avons élaboré une base de données des productions vocales d'un enfant francophone âgé de 7 à 16 mois à partir d'un corpus audio-visuel. Notre questionnement porte sur la nature des premiers mots. En effet, si le contrôle des oscillations mandibulaires peut bien être considéré comme la structure de base de la parole, l'enfant ne pourra pas produire de syllabe adulte tant qu'il n'aura pas acquis trois contrôles supplémentaires à celui de la mandibule : (i) le contrôle du vélum qui permet d'obtenir un conduit vocal globalement oral pour produire des séquences consonnes-voyelles distinctes, (ii) le contrôle de la coordination oro-laryngéee qui permet d'obtenir la distinction voisée/non voisée, et (iii) le contrôle du rythme mandibulaire qui va permettre à l'enfant d'adapter ses productions au patron prosodique de sa langue maternelle.
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Laflaquière, Alban. "Approche sensorimotrice de la perception de l'espace pour la robotique autonome." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00865091.
Abstract:
L'approche classique de conception des robots obéit à une organisation interne du type sentir-planifier-agir, proposée dès l'apparition des problématiques d'Intelligence Artificielle. Elle implique le développement amont de modèles d'interaction entre le robot et son environnement et d'algorithmes de traitement du flux sensoriel conduisant, à terme, à la génération de commandes motrices. Dans ce contexte particulier, les caractéristiques de l'environnement perçues par le robot dérivent fondamentalement des traitements du flux sensoriel implémentés par le roboticien. Elles peuvent donc se révéler inadaptées vis-à-vis de l'interaction sensorimotrice réelle que le robot entretient avec le monde. Une autre approche, développée dans cette thèse, consiste à repenser la problématique de la perception en robotique. Elle s'inspire de la théorie des contingences sensorimotrices qui propose de concevoir notre perception non pas comme un phénomène se produisant dans le cerveau mais comme une interaction que nous entretenons avec l'environnement. Cette perspective, radicalement opposée aux postulats classiques, induit que percevoir n'est pas inné mais s'acquiert par la découverte des relations sensorimotrices qui sous-tendent notre expérience du monde. L'objectif de cette thèse est d'appliquer ce nouveau paradigme au champ de la robotique. Plus précisément, les travaux menés visent à déterminer comment un robot naïf peut découvrir et caractériser l'espace dans lequel son corps et l'environnement sont plongés au travers de l'analyse de son seul flux sensorimoteur. Pour se faire, une approche sera développée sur la base de la compensabilité des variations sensorielles générées par les déplacements du système robot/environnement, concept initialement introduit par H.Poincaré. Elle permettra à nos robots de déterminer la dimension de l'espace géométrique extérieur puis d'en construire une représentation interne, permettant à terme d'interpréter intrinsèquement leur expérience et de guider leur action.
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Andrieu, Clement. "De la prise de parole au silence, une interprétation en termes d'impuissance apprise dans le contexte organisationnel." Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur, 2023. http://www.theses.fr/2023COAZ2048.
Abstract:
Les individus ont un besoin intrinsèque de ressentir un certain contrôle de leur environnement, de pouvoir influencer les situations en vue d'éviter les dangers, de limiter les expériences négatives ou de provoquer des situations positives. Ce besoin est généralisable à l'ensemble des organisations dans lesquelles les individus évoluent : travail, associations, université, etc. Dans ces organisations, face à des événements négatifs, les personnes peuvent chercher à agir, notamment en prenant la parole auprès de certaines autorités, gestionnaires ou responsables. L'action, quoi qu'indirecte, a pour vocation d'atténuer ou d'empêcher ces événements. Face à ces mêmes événements négatifs, si la prise de parole est jugée futile, le silence est une option possible (i.e., silence acquiescent). Ce silence va à l'encontre du besoin de contrôler l'environnement et peut entraîner des conséquences préjudiciables, à la fois pour les personnes et pour les organisations. Dans la littérature sur les comportements organisationnels, le silence acquiescent est souvent considéré comme un exemple d'impuissance apprise mais l'est-il réellement ? L'impuissance apprise est un état sévère pour une personne qui peut se rapprocher de la dépression et qui ne se limite pas à une simple passivité. Dans la présente thèse, nous développons les concepts théoriques de sentiment de contrôle et d'impuissance apprise que nous transposons concrètement au contexte de la prise de parole et du silence en organisation. L'objectif est de comprendre comment les individus en viennent à rester silencieux, résignés et quelles en sont les conséquences. Les études menées dans ce cadre mettent le silence acquiescent à l'épreuve du paradigme de l'impuissance apprise impliquant l'examen systématique de ses antécédents, médiateurs et l'ensemble de ses conséquences (i.e., comportementales, émotionnelles et cognitives). Les résultats obtenus permettent de réaliser un lien explicite entre silence acquiescent et impuissance apprise. Ils contribuent ainsi à la compréhension des facteurs amenant les personnes à rester silencieuses et des conséquences qui en découlent. Plus généralement, l'application du concept d'impuissance apprise aux recherches en psychologie des organisations y est discuté ainsi que les apports théoriques de ce travail et les questions qui restent en suspensIndividuals have an intrinsic need to experience a certain degree of personal control over their environment, the ability to influence situations to prevent hazards, mitigate negative experiences, or create positive outcomes. This basic need also holds true within organizations where individuals operate, whether it's in the workplace, in associations, at the university, etc. In these contexts, when negative events occur, people may seek to voice their concerns to authorities, managers, or decision-makers in an attempt to indirectly affect these events they wish to influence, either to prevent or alleviate them. However, there are instances when, faced with a negative event, individuals remain silent and accept it, believing that acting is futile (i.e., acquiescent silence). This silence contradicts their need to control their environment and can lead to detrimental consequences for both individuals and organizations. In the literature on organizational behavior, this state of silence is often considered as an example of learned helplessness, but is it so? Learned helplessness is a severe state for individuals, which can resemble a depressive state and goes beyond mere passivity. In this thesis, we expose the theoretical concepts of control perception and learned helplessness, which we concretely apply to the context of voice and silence within organizations to understand how individuals come to stay silent and resigned, and what the consequences are. The studies conducted within the framework of this thesis experimentally examine all the required components of the learned helplessness paradigm, including its antecedents, mediators, and the full scope of its consequences (behavioral, emotional, and cognitive) in the context of voice within organizations. The results obtained in these studies show that acquiescent silence is indeed similar to learned helplessness, thus contributing to an understanding of the factors that lead people to remain silent and the resulting consequences. More broadly, the application of the concept of learned helplessness to social issues is discussed, as well as the theoretical contributions of this work and the remaining questions to be addressed
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Allatif, Omran. "Contrôle des corrélats temporels et spectraux de la quantité vocalique : de l'arabe syrien de l'Euphrate au français de Savoie." Grenoble 3, 2008. http://www.theses.fr/2008GRE39020.
Abstract:
La quantité vocalique a deux corrélats principaux, temporel et spectral, seul le corrélat contrôlé jouant par principe un rôle phonologique pertinent. Nous avons étudié le contrôle de ces corrélats pour deux systèmes: l'arabe syrien de l'Euphrate et le français régional de la Combe de Savoie. Le corrélat temporel se traduit par la présence de deux catégories métriques: brève vs. Longue. Tandis que le corrélat spectral se manifeste par la centralisation des brèves par rapport aux longues. Afin de déterminer le corrélat principal de contrôle, nous avons pu expérimenter pour l'arabe de Mayadin sur deux mises en contexte ou perturbations naturelles cruciales. L'une, l'accélération du débit de parole réduit le plus directement la durée absolue des voyelles. L'autre, le focus interrogatif peut changer notablement leur structure spectrale (formants). Deux procédés donc aux antipodes en ce qui concerne leurs effets majeurs: réducteurs vs. Magnificateurs (par rehaussement soit enhancement). Enfin, par manipulation digitale de la durée nous avons, pour une expérience perceptive, donné aux voyelles brèves les durées des longues et aux longues celles des brèves. Pour évaluer les résultats de ces expérimentations nous avons repris les débats de la littérature sur les seuils perceptifs des durées segmentales et des fréquences formantiques. Nos résultats pour l'arabe syrien montrent que la différence temporelle entre brèves et longues est efficacement contrôlée. Quant à la centralisation, décrite jusqu'ici comme une simple réduction vocalique, elle s'est avérée un processus phonologique et non pas un processus articulatoire qui dépend de la durée, soit un sous-produit (by-product) de la brévité. Il ne s'agit pas en l'occurrence d'un geste qui manquerait sa cible. Les brèves sont ainsi en passe de devenir des cibles vocaliques à part entière, ce processus étant achevé pour le /i/ bref, qui reste [e], quel que soit le type de perturbation, même sous un contexte rehaussant comme en intonation interrogative. Le système de l'arabe de Mayadin ne se réduit cependant pas au triangle central des brèves (dispersion suffisante) qui auraient pu être dédoublées par la durée. Ce système garde des voyelles extrêmes pour les longues, avec des exemplaires [i] [a] [u], selon le principe universel de la dispersion maximale. Le français régional de Savoie a conservé, mieux que le français standard, et comme beaucoup de dialectes arabes, des voyelles longues et brèves corrélées à des différences temporelles et aussi spectrales. Notre étude manipulant le débit de parole sur trois générations prouve que, chez les septuagénaires, le corrélat temporel est contrôlé pour les paires sur /A/ et sur /O/, le corrélat spectral l'étant par F1 et F2 sur /O/ et seulement par F2 sur /A/ (le contraste sur /E/ n'est pas robuste). Donc, comme en arabe, il ne s'agit pas non plus d'une simple réduction vocalique. Les résultats montrent aussi que chez la génération appartenant à la tranche d'âge 20-25 ans, seul le corrélat spectral reste contrôlé, pour la paire sur /O/, tout contraste étant perdu sur /E/ et /A/. À l'évidence, le changement intergénérationnel même en français de Savoie n'est pas conservateur des contrastes comme peut l'être l'arabe de la Syrie de l'Euphrate. Du point de vue des universaux vocaliques aucun de ces changements ne porte atteinte au principe de la dispersion maximale. En conclusion, nous nous en assurons en reconsidérant le cas des systèmes vocaliques australiens, avocats d'une dispersion suffisante, puisque réputés défectifs sur les voyelles hautes [i] et [u]. Si la manipulation d'une intonation rehaussante ne fait pas réapparaître un [i] bref chez nos locuteurs de Mayadin, pas plus qu'un débit plus lent ne restaurerait les contrastes qui disparaissent en français de Savoie, elle permet de retrouver un [i] chez des locutrices aborigènes. Ce qui nous a amené à considérer que la réversibilité d'un changement pouvait être sollicitée pour ne pas violer un principe universel comme la dispersion extrémale des voyellesVocalic quantity corresponds to two main correlates : in the temporal and in the spectral domains. In principle, only controlled correlates play a relevant role in linguistic communication. We studied the control for these correlates in two different linguistic systems: dialectal Arabic of Mayadin on Syrian Euphrates, and regional French of the Combe de Savoie. While temporal correlates are mainly manifested by the presence of two metrical categories, short vs. Long vowels, spectral correlates are reflected by the centrality of short with respect to long vowels. In order to determine the principal controlled correlate, we tested for dialectal Arabic the effect of two contexts, or fundamental natural perturbations. The first one, speech rate acceleration, reduces most directly the absolute vowel duration. The second one, interrogative focus, is able to affect notably their spectral structure (formants). We used therefore two processes that are divergent concerning their major effects: reduction vs. Enhancement. Finally, we assigned to short vowels, by digital manipulation of duration, for a perceptive experiment, the duration of long ones, and vice-versa. We revisited the literature on perceptive thresholds concerning segmental duration and formant frequency in order to evaluate our measurements. Our results concerning Syrian Arabic show that the temporal difference between shorts and longs is efficiently controlled. As for centralization, described as a simple vocalic reduction, it turned out to be a phonological process and not an articulatory process that depends on duration: centralization is not a by-product of brevity. Hence, it is not a matter of an articulatory gesture undershooting its target. Shorts are becoming full-fledged vocalic targets. This process is now completed for short [i], which remains basically [e], whatever the type of perturbation is, even under the enhancing influence of interrogative intonation focus. However, this dialectal Arabic vocalic system is not reduced to the triangle of short vowel qualities (sufficient dispersion theory), which might be contrasted with the long ones by means of duration. According to the universal principle of the maximum dispersion theory, this system maintains extreme vowels for long ones, with true [i] [a] [u] exemplars. Regional French from Savoy has maintained, better than standard French, and as well as many Arabic dialects, short and long vowel contrasts, which are correlated to temporal and spectral distances. Our study, manipulating speech rate over three generations, demonstrated that speakers in their seventies do control temporal correlates for pairs in the /A/ and in the /O/ regions, the spectral correlates being controlled by F1 and F2 for the /O/ pair, and only by F2 for the /A/ pair (the contrast for the /E/ pair is not robust). So, like in Arabic, centralization of short vowels does not arise from a simple vocalic reduction, since spectral distances are also controlled. Results also show that for the generation in the age range of 20-25 years, only the spectral correlate remains controlled for the /O/ pair, all contrasts being lost for the /E/ pair and for the /A/ pair. Obviously, intergenerational changes in Savoy French are not as conservative of contrasts as for Arabic of Syrian Euphrates. In conclusion, from a universal point of view, these vowel changes do not undermine the prediction of the maximum dispersion principle. To reinforce this statement we had to consider the special case of Aboriginal vowel systems of Northern Australia, which plead in favor of the sufficient dispersion theory, since they are classically presented as defective in high vowels, i. E. With no [i] and [u] exemplars. Enhancement of intonation does not induce short [e] to come back to [i] in Arabic speakers, not more than decelerating speech rate would be able to re-establish lost quantity contrasts in Savoy French. But intonational enhancement allows a recovering of [i] by Kayardild aboriginal women speakers. This finding leads us to believe that the reversibility of a change may be used in case of the violation (which does not occur in Arabic or French) of a universal principle such as the extremal vowel dispersion
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Ben, youssef Atef. "Contrôle de têtes parlantes par inversion acoustico-articulatoire pour l'apprentissage et la réhabilitation du langage." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00721957.
Abstract:
Les sons de parole peuvent être complétés par l'affichage des articulateurs sur un écran d'ordinateur pour produire de la parole augmentée, un signal potentiellement utile dans tous les cas où le son lui-même peut être difficile à comprendre, pour des raisons physiques ou perceptuelles. Dans cette thèse, nous présentons un système appelé retour articulatoire visuel, dans lequel les articulateurs visibles et non visibles d'une tête parlante sont contrôlés à partir de la voix du locuteur. La motivation de cette thèse était de développer un tel système qui pourrait être appliqué à l'aide à l'apprentissage de la prononciation pour les langues étrangères, ou dans le domaine de l'orthophonie. Nous avons basé notre approche de ce problème d'inversion sur des modèles statistiques construits à partir de données acoustiques et articulatoires enregistrées sur un locuteur français à l'aide d'un articulographe électromagnétique (EMA). Notre approche avec les modèles de Markov cachés (HMMs) combine des techniques de reconnaissance automatique de la parole et de synthèse articulatoire pour estimer les trajectoires articulatoires à partir du signal acoustique. D'un autre côté, les modèles de mélanges gaussiens (GMMs) estiment directement les trajectoires articulatoires à partir du signal acoustique sans faire intervenir d'information phonétique. Nous avons basé notre évaluation des améliorations apportées à ces modèles sur différents critères : l'erreur quadratique moyenne (RMSE) entre les coordonnées EMA originales et reconstruites, le coefficient de corrélation de Pearson, l'affichage des espaces et des trajectoires articulatoires, aussi bien que les taux de reconnaissance acoustique et articulatoire. Les expériences montrent que l'utilisation d'états liés et de multi-gaussiennes pour les états des HMMs acoustiques améliore l'étage de reconnaissance acoustique des phones, et que la minimisation de l'erreur générée (MGE) dans la phase d'apprentissage des HMMs articulatoires donne des résultats plus précis par rapport à l'utilisation du critère plus conventionnel de maximisation de vraisemblance (MLE). En outre, l'utilisation du critère MLE au niveau de mapping direct de l'acoustique vers l'articulatoire par GMMs est plus efficace que le critère de minimisation de l'erreur quadratique moyenne (MMSE). Nous constatons également trouvé que le système d'inversion par HMMs est plus précis celui basé sur les GMMs. Par ailleurs, des expériences utilisant les mêmes méthodes statistiques et les mêmes données ont montré que le problème de reconstruction des mouvements de la langue à partir des mouvements du visage et des lèvres ne peut pas être résolu dans le cas général, et est impossible pour certaines classes phonétiques. Afin de généraliser notre système basé sur un locuteur unique à un système d'inversion de parole multi-locuteur, nous avons implémenté une méthode d'adaptation du locuteur basée sur la maximisation de la vraisemblance par régression linéaire (MLLR). Dans cette méthode MLLR, la transformation basée sur la régression linéaire qui adapte les HMMs acoustiques originaux à ceux du nouveau locuteur est calculée de manière à maximiser la vraisemblance des données d'adaptation. Finalement, cet étage d'adaptation du locuteur a été évalué en utilisant un système de reconnaissance automatique des classes phonétique de l'articulation, dans la mesure où les données articulatoires originales du nouveau locuteur n'existent pas. Finalement, en utilisant cette procédure d'adaptation, nous avons développé un démonstrateur complet de retour articulatoire visuel, qui peut être utilisé par un locuteur quelconque. Ce système devra être évalué de manière perceptive dans des conditions réalistes.
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CORNILLET, Alban. "Discours de l'émotion, du contrôle au management. Contribution à une sociolinguistique de l'efficace." Phd thesis, Université Rennes 2, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009356.
Abstract:
Un panorama historique se penchant sur la genèse de la notion d'émotion et de ses mises en discours montre que dès sa conceptualisation platonicienne, la notion est intégrée dans une problématique politique, épistémologique et portant sur le processus d'individuation, corollairement travaillée par un discours de contrôle et de distanciation. L'étude, à partir du TLFi, des métaphorisations de l'émotion établit les différents aspects de sa version dominante, les cohérences existant entre eux, et le détail des modèles alternatifs. La dernière partie s'attache aux causes de la carence de travaux francophones portant sur les discours de l'émotion, et à leurs limites, en tire les enseignements et fournit des éléments contribuant à l'élaboration d'une sociolinguistique de l'efficace. Il s'agit de proposer en substitution du principe référentiel que les linguistes ont l'habitude d'attribuer au langage, un principe sociolinguistique d'effet-monde, de création-transformation du monde commun.
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Rolland, de Rengerve Antoine. "Apprentissage Interactif en Robotique Autonome : vers de nouveaux types d'IHM." Thesis, Cergy-Pontoise, 2013. http://www.theses.fr/2013CERG0664/document.
Abstract:
Un robot autonome collaborant avec des humains doit être capable d'apprendre à se déplacer et à manipuler des objets dans la même tâche. Dans une approche classique, on considère des modules fonctionnels indépendants gérant les différents aspects de la tâche (navigation, contrôle du bras...). A l'opposé, l'objectif de cette thèse est de montrer que l'apprentissage de tâches de natures différentes peut être abordé comme un problème d'apprentissage d'attracteurs sensorimoteurs à partir d'un petit nombre de structures non spécifiques à une tâche donnée. Nous avons donc proposé une architecture qui permet l'apprentissage et l'encodage d'attracteurs pour réaliser aussi bien des tâches de navigation que de contrôle d'un bras.Comme point de départ, nous nous sommes appuyés sur un modèle inspiré des cellules de lieu pour la navigation d'un robot autonome. Des apprentissages en ligne et interactifs de couples lieu/action sont suffisants pour faire émerger des bassins d'attraction permettant à un robot autonome de suivre une trajectoire. En interagissant avec le robot, on peut corriger ou orienter son comportement. Les corrections successives et leur encodage sensorimoteur permettent de définir le bassin d'attraction de la trajectoire. Ma première contribution a été d'étendre ce principe de construction d'attracteurs sensorimoteurs à un contrôle en impédance pour un bras robotique. Lors du maintien d'une posture proprioceptive, les mouvements du bras peuvent être corrigés par une modification en-ligne des commandes motrices exprimées sous la forme d'activations musculaires. Les attracteurs moteurs résultent alors des associations simples entre l'information proprioceptive du bras et ces commandes motrices. Dans un second temps, j'ai montré que le robot pouvait apprendre des attracteursvisuo-moteurs en combinant les informations proprioceptives et visuelles. Le contrôle visuo-moteur correspond à un homéostat qui essaie de maintenir un équilibre entre ces deux informations. Dans le cas d'une information visuelle ambiguë, le robot peut percevoir un stimulus externe (e.g. la main d'un humain) comme étant sa propre pince. Suivant le principe d'homéostasie, le robot agira pour réduire l'incohérence entre cette information externe et son information proprioceptive. Il exhibera alors un comportement d'imitation immédiate des gestes observés. Ce mécanisme d'homéostasie, complété par une mémoire des séquences observées et l'inhibition des actions durant l'observation, permet au robot de réaliser des imitations différées et d'apprendre par observation. Pour des tâches plus complexes, nous avons aussi montré que l'apprentissage de transitions peut servir de support pour l'apprentissage de séquences de gestes, comme c'était le cas pour l'apprentissage de cartes cognitives en navigation. L'utilisation de contextes motivationnels permet alors le choix entre les différentes séquences apprises.Nous avons ensuite abordé le problème de l'intégration dans une même architecture de comportements impliquant une navigation visuomotrice et le contrôle d'un bras robotique pour la préhension d'objets. La difficulté est de pouvoir synchroniser les différentes actions afin que le robot agisse de manière cohérente. Les comportements erronés du robot sont détectés grâce à l'évaluation des actions proposées par le modèle vis à vis des corrections imposées par le professeur humain. Un apprentissage de ces situations sous la forme de contextes multimodaux modulant la sélection d'action permet alors d'adapter le comportement afin que le robot reproduise la tâche désirée.Pour finir, nous présentons les perspectives de ce travail en terme de contrôle sensorimoteur, pour la navigation comme pour le contrôle d'un bras robotique, et son extension aux questions d'interface homme/robot. Nous insistons sur le fait que différents types d'imitation peuvent être le fruit des propriétés émergentes d'une architecture de contrôle sensorimotriceAn autonomous robot collaborating with humans should be able to learn how to navigate and manipulate objects in the same task. In a classical approach, independent functional modules are considered to manage the different aspects of the task (navigation, arm control,...) . To the contrary, the goal of this thesis is to show that learning tasks of different kinds can be tackled by learning sensorimotor attractors from a few task nonspecific structures. We thus proposed an architecture which can learn and encode attractors to perform navigation tasks as well as arm control.We started by considering a model inspired from place-cells for navigation of autonomous robots. On-line and interactive learning of place-action couples can let attraction basins emerge, allowing an autonomous robot to follow a trajectory. The robot behavior can be corrected and guided by interacting with it. The successive corrections and their sensorimotor coding enables to define the attraction basin of the trajectory. My first contribution was to adapt this principle of sensorimotor attractor building for the impedance control of a robot arm. While a proprioceptive posture is maintained, the arm movements can be corrected by modifying on-line the motor command expressed as muscular activations. The resulting motor attractors are simple associations between the proprioceptive information of the arm and these motor commands. I then showed that the robot could learn visuomotor attractors by combining the proprioceptive and visual information with the motor attractors. The visuomotor control corresponds to a homeostatic system trying to maintain an equilibrium between the two kinds of information. In the case of ambiguous visual information, the robot may perceive an external stimulus (e.g. a human hand) as its own hand. According to the principle of homeostasis, the robot will act to reduce the incoherence between this external information and its proprioceptive information. It then displays a behavior of immediately observed gestures imitation. This mechanism of homeostasis, completed by a memory of the observed sequences and action inhibition capability during the observation phase, enables a robot to perform deferred imitation and learn by observation. In the case of more complex tasks, we also showed that learning transitions can be the basis for learning sequences of gestures, like in the case of cognitive map learning in navigation. The use of motivational contexts then enables to choose between different learned sequences.We then addressed the issue of integrating in the same architecture behaviors involving visuomotor navigation and robotic arm control to grab objects. The difficulty is to be able to synchronize the different actions so the robot act coherently. Erroneous behaviors of the robot are detected by evaluating the actions predicted by the model with respect to corrections forced by the human teacher. These situations can be learned as multimodal contexts modulating the action selection process in order to adapt the behavior so the robot reproduces the desired task.Finally, we will present the perspectives of this work in terms of sensorimotor control, for both navigation and robotic arm control, and its link to human robot interface issues. We will also insist on the fact that different kinds of imitation behavior can result from the emergent properties of a sensorimotor control architecture
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Delalez, Samuel. "Vokinesis : instrument de contrôle suprasegmental de la synthèse vocale." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS458/document.
Abstract:
Ce travail s'inscrit dans le domaine du contrôle performatif de la synthèse vocale, et plus particulièrement de la modification temps-réel de signaux de voix pré-enregistrés. Dans un contexte où de tels systèmes n'étaient en mesure de modifier que des paramètres de hauteur, de durée et de qualité vocale, nos travaux étaient centrés sur la question de la modification performative du rythme de la voix. Une grande partie de ce travail de thèse a été consacrée au développement de Vokinesis, un logiciel de modification performative de signaux de voix pré-enregistrés. Il a été développé selon 4 objectifs: permettre le contrôle du rythme de la voix, avoir un système modulaire, utilisable en situation de concert ainsi que pour des applications de recherche. Son développement a nécessité une réflexion sur la nature du rythme vocal et sur la façon dont il doit être contrôlé. Il est alors apparu que l'unité rythmique inter-linguistique de base pour la production du rythme vocale est de l'ordre de la syllabe, mais que les règles de syllabification sont trop variables d'un langage à l'autre pour permettre de définir un motif rythmique inter-linguistique invariant. Nous avons alors pu montrer que le séquencement précis et expressif du rythme vocal nécessite le contrôle de deux phases, qui assemblées forment un groupe rythmique: le noyau et la liaison rythmiques. Nous avons mis en place plusieurs méthodes de contrôle rythmique que nous avons testées avec différentes interfaces de contrôle. Une évaluation objective a permis de valider l'une de nos méthodes du point de vue de la précision du contrôle rythmique. De nouvelles stratégies de contrôle de la hauteur et de paramètres de qualité vocale avec une tablette graphique ont été mises en place. Une réflexion sur la pertinence de cette interface au regard de l'essor des nouvelles interfaces musicales continues nous a permis de conclure que la tablette est la mieux adaptée au contrôle expressif de l'intonation (parole), mais que les PMC (Polyphonic Multidimensional Controllers) sont mieux adaptés au contrôle de la mélodie (chant, ou autres instruments).Le développement de Vokinesis a également nécessité la mise en place de la méthode de traitement de signal VoPTiQ (Voice Pitch, Time and Quality modification), combinant une adaptation de l'algorithme RT-PSOLA et des techniques particulières de filtrage pour les modulations de qualité vocale. L'utilisation musicale de Vokinesis a été évaluée avec succès dans le cadre de représentations publiques du Chorus Digitalis, pour du chant de type variété ou musique contemporaine. L'utilisation dans un cadre de musique électro a également été explorée par l'interfaçage du logiciel de création musicale Ableton Live à Vokinesis. Les perspectives d'application sont multiples: études scientifiques (recherches en prosodie, en parole expressive, en neurosciences...), productions sonores et musicales, pédagogie des langues, thérapies vocalesThis work belongs to the field of performative control of voice synthesis, and more precisely of real-time modification of pre-recorded voice signals. In a context where such systems were only capable of modifying parameters such as pitch, duration and voice quality, our work was carried around the question of performative modification of voice rhythm. One significant part of this thesis has been devoted to the development of Vokinesis, a program for performative modification of pre-recorded voice. It has been developed under 4 goals: to allow for voice rhythm control, to obtain a modular system, usable in public performances situations as well as for research applications. To achieve this development, a reflexion about the nature of voice rhythm and how it should be controlled has been carried out. It appeared that the basic inter-linguistic rhtyhmic unit is syllable-sized, but that syllabification rules are too language-dependant to provide a invariant inter-linguistic rhythmic pattern. We showed that accurate and expressive sequencing of vocal rhythm is performed by controlling the timing of two phases, which together form a rhythmic group: the rhythmic nucleus and the rhythmic link. We developed several rhythm control methods, tested with several control interfaces. An objective evaluation showed that one of our methods allows for very accurate control of rhythm. New strategies for voice pitch and quality control with a graphic tablet have been established. A reflexion about the pertinence of graphic tablets for pitch control, regarding the rise of new continuous musical interfaces, lead us to the conclusion that they best fit intonation control (speech), but that PMC (Polyphonic Multidimensional controllers) are better for melodic control (singing, or other instruments).The development of Vokinesis also required the implementation of the VoPTiQ (Voice Pitch, Time and Quality modification) signal processing method, which combines an adaptation of the RT-PSOLA algorithm and some specific filtering techniques for voice quality modulations. The use of Vokinesis as a musical instrument has been successfully evaluated in public representations of the Chorus Digitalis ensemble, for various singing styles (from pop to contemporary music). Its use for electro music has also been explored by interfacing the Ableton Live composition environnment with Vokinesis. Application perspectives are diverse: scientific studies (research in prosody, expressive speech, neurosciences), sound and music production, language learning and teaching, speech therapies
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Carment, Loic. "Le contrôle moteur et oculomoteur dans la schizophrénie : l’attention et la modulation de l’excitabilité corticale : principaux contributeurs du déficit sensorimoteur ? Manual dexterity in schizophrenia - A neglected clinical marker ? Manual dexterity and aging : a pilot study disentangling sensorimotor from cognitive decline." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS265.
Abstract:
Des troubles sensorimoteurs, attentionnels et de la mémoire de travail ont souvent été décrits dans la schizophrénie, même à un stade précoce et pourraient, à partir du stade prodromique, prédire l’évolution de la maladie. Cependant, l’interaction entre ces troubles cognitifs et sensorimoteurs et leurs potentiels corrélats neuronaux demeure inexpliquée. Dans cette étude, nous avons voulu évaluer si les mécanismes liés à l’attention et à la mémoire de travail contribuaient aux déficits sensorimoteurs dans une tâche de contrôle de force chez 25 patients atteints de schizophrénie, 17 sujets apparentés et 25 sujets contrôles sains. Tous les participants ont effectué une tâche visuomotrice de contrôle d’une force de préhension dans laquelle la charge cognitive était augmentée : (i) suivi de force simple, (ii) suivi de force avec apparition de distracteurs visuels (nécessitant l’inhibition des saccades) et (iii) suivi de force avec addition de chiffres affichés à l’écran (nécessitant une saccade). Durant la tâche, le regard a été enregistré et l’excitabilité et l’inhibition corticale ont été évaluées à l’aide de la stimulation magnétique transcrânienne. Les résultats comportementaux et physiologiques obtenus dans ce travail de thèse suggèrent qu’une altération de l’attention (attention divisée et filtration des distracteurs) et le déséquilibre de l’excitabilité et l’inhibition corticale seraient les principaux contributeurs des déficits sensorimoteurs dans la schizophrénie. De plus, l’altération de la modulation de l’excitabilité et de l’inhibition corticale chez les sujets apparentés est cohérente avec un risque génétique d’anomalie du développement corticalSensorimotor, attention and working memory impairments have been consistently reported in schizophrenia, even at an early stage of its evolution. The presence and severity of these deficits may, from the prodromal stage, predict the course of the disease. However, the interaction between cognitive and sensorimotor impairments and their related neural correlates remain uncharted. In this study, we wanted to assess whether attentional and working memory processing contribute to sensorimotor impairment in a visuomotor grip force tracking task in 25 stabilized patients with schizophrenia, 17 unaffected healthy siblings and 25 healthy age and gender-matched controls. Subjects performed a visuomotor grip force tracking task with increasing cognitive load: (i) simple tracking, (ii) tracking with visual distractors (requiring inhibition of saccades), and (iii) tracking with addition of numbers (requiring saccades). During the visuomotor tracking task, gaze was simultaneously recorded and cortical excitability and inhibition were assessed using transcranial magnetic stimulation. The behavioral and physiological results, obtained in this thesis, pinpoint altered attentional processing (divided attention and filtering of irrelevant information) and an imbalance of cortical excitability and inhibition as key contributors to sensorimotor impairments in schizophrenia. Moreover, altered task-related modulation of cortical excitability and inhibition in siblings is consistent with a genetic risk for cortical abnormality
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Ben, Youssef Atef. "Contrôle de têtes parlantes par inversion acoustico-articulatoire pour l’apprentissage et la réhabilitation du langage." Thesis, Grenoble, 2011. http://www.theses.fr/2011GRENT088/document.
Abstract:
Les sons de parole peuvent être complétés par l'affichage des articulateurs sur un écran d'ordinateur pour produire de la parole augmentée, un signal potentiellement utile dans tous les cas où le son lui-même peut être difficile à comprendre, pour des raisons physiques ou perceptuelles. Dans cette thèse, nous présentons un système appelé retour articulatoire visuel, dans lequel les articulateurs visibles et non visibles d'une tête parlante sont contrôlés à partir de la voix du locuteur. La motivation de cette thèse était de développer un tel système qui pourrait être appliqué à l'aide à l'apprentissage de la prononciation pour les langues étrangères, ou dans le domaine de l'orthophonie. Nous avons basé notre approche de ce problème d'inversion sur des modèles statistiques construits à partir de données acoustiques et articulatoires enregistrées sur un locuteur français à l'aide d'un articulographe électromagnétique (EMA). Notre approche avec les modèles de Markov cachés (HMMs) combine des techniques de reconnaissance automatique de la parole et de synthèse articulatoire pour estimer les trajectoires articulatoires à partir du signal acoustique. D'un autre côté, les modèles de mélanges gaussiens (GMMs) estiment directement les trajectoires articulatoires à partir du signal acoustique sans faire intervenir d'information phonétique. Nous avons basé notre évaluation des améliorations apportées à ces modèles sur différents critères : l'erreur quadratique moyenne (RMSE) entre les coordonnées EMA originales et reconstruites, le coefficient de corrélation de Pearson, l'affichage des espaces et des trajectoires articulatoires, aussi bien que les taux de reconnaissance acoustique et articulatoire. Les expériences montrent que l'utilisation d'états liés et de multi-gaussiennes pour les états des HMMs acoustiques améliore l'étage de reconnaissance acoustique des phones, et que la minimisation de l'erreur générée (MGE) dans la phase d'apprentissage des HMMs articulatoires donne des résultats plus précis par rapport à l'utilisation du critère plus conventionnel de maximisation de vraisemblance (MLE). En outre, l'utilisation du critère MLE au niveau de mapping direct de l'acoustique vers l'articulatoire par GMMs est plus efficace que le critère de minimisation de l'erreur quadratique moyenne (MMSE). Nous constatons également trouvé que le système d'inversion par HMMs est plus précis celui basé sur les GMMs. Par ailleurs, des expériences utilisant les mêmes méthodes statistiques et les mêmes données ont montré que le problème de reconstruction des mouvements de la langue à partir des mouvements du visage et des lèvres ne peut pas être résolu dans le cas général, et est impossible pour certaines classes phonétiques. Afin de généraliser notre système basé sur un locuteur unique à un système d'inversion de parole multi-locuteur, nous avons implémenté une méthode d'adaptation du locuteur basée sur la maximisation de la vraisemblance par régression linéaire (MLLR). Dans cette méthode MLLR, la transformation basée sur la régression linéaire qui adapte les HMMs acoustiques originaux à ceux du nouveau locuteur est calculée de manière à maximiser la vraisemblance des données d'adaptation. Finalement, cet étage d'adaptation du locuteur a été évalué en utilisant un système de reconnaissance automatique des classes phonétique de l'articulation, dans la mesure où les données articulatoires originales du nouveau locuteur n'existent pas. Finalement, en utilisant cette procédure d'adaptation, nous avons développé un démonstrateur complet de retour articulatoire visuel, qui peut être utilisé par un locuteur quelconque. Ce système devra être évalué de manière perceptive dans des conditions réalistesSpeech sounds may be complemented by displaying speech articulators shapes on a computer screen, hence producing augmented speech, a signal that is potentially useful in all instances where the sound itself might be difficult to understand, for physical or perceptual reasons. In this thesis, we introduce a system called visual articulatory feedback, in which the visible and hidden articulators of a talking head are controlled from the speaker's speech sound. The motivation of this research was to develop such a system that could be applied to Computer Aided Pronunciation Training (CAPT) for learning of foreign languages, or in the domain of speech therapy. We have based our approach to this mapping problem on statistical models build from acoustic and articulatory data. In this thesis we have developed and evaluated two statistical learning methods trained on parallel synchronous acoustic and articulatory data recorded on a French speaker by means of an electromagnetic articulograph. Our Hidden Markov models (HMMs) approach combines HMM-based acoustic recognition and HMM-based articulatory synthesis techniques to estimate the articulatory trajectories from the acoustic signal. Gaussian mixture models (GMMs) estimate articulatory features directly from the acoustic ones. We have based our evaluation of the improvement results brought to these models on several criteria: the Root Mean Square Error between the original and recovered EMA coordinates, the Pearson Product-Moment Correlation Coefficient, displays of the articulatory spaces and articulatory trajectories, as well as some acoustic or articulatory recognition rates. Experiments indicate that the use of states tying and multi-Gaussian per state in the acoustic HMM improves the recognition stage, and that the minimum generation error (MGE) articulatory HMMs parameter updating results in a more accurate inversion than the conventional maximum likelihood estimation (MLE) training. In addition, the GMM mapping using MLE criteria is more efficient than using minimum mean square error (MMSE) criteria. In conclusion, we have found that the HMM inversion system has a greater accuracy compared with the GMM one. Beside, experiments using the same statistical methods and data have shown that the face-to-tongue inversion problem, i.e. predicting tongue shapes from face and lip shapes cannot be solved in a general way, and that it is impossible for some phonetic classes. In order to extend our system based on a single speaker to a multi-speaker speech inversion system, we have implemented a speaker adaptation method based on the maximum likelihood linear regression (MLLR). In MLLR, a linear regression-based transform that adapts the original acoustic HMMs to those of the new speaker was calculated to maximise the likelihood of adaptation data. Finally, this speaker adaptation stage has been evaluated using an articulatory phonetic recognition system, as there are not original articulatory data available for the new speakers. Finally, using this adaptation procedure, we have developed a complete articulatory feedback demonstrator, which can work for any speaker. This system should be assessed by perceptual tests in realistic conditions
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Brenon, Alexis. "Modèle profond pour le contrôle vocal adaptatif d'un habitat intelligent." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAM057/document.
Abstract:
Les habitats intelligents, résultants de la convergence de la domotique, de l'informatique ubiquitaire et de l'intelligence artificielle, assistent leurs habitants dans les situations du quotidien pour améliorer leur qualité de vie.En permettant aux personnes dépendantes et âgées de rester à domicile plus longtemps, ces habitats permettent de fournir une première réponse à des problèmes de société comme la dépendance due au vieillissement de la population.En nous plaçant dans un habitat contrôlé par la voix, l'habitat doit répondre aux requêtes d’un utilisateur concernant un ensemble d’actions pouvant être automatisées (contrôle des lumières, des volets, des dispositifs multimédia, etc.).Pour atteindre cet objectif, le système de contrôle de l'habitat a besoin de prendre en compte le contexte dans lequel un ordre est donné mais également de connaitre les habitudes et préférences de l’utilisateur.Pour cela, le système doit pouvoir agréger les informations issues du réseau de capteurs domotiques hétérogènes et prendre en compte le comportement (variable) de l'utilisateur.La mise au point de systèmes de contrôle intelligent d'un habitat est particulièrement ardue du fait de la grande variabilité concernant aussi bien la topologie des habitats que les habitudes des utilisateurs.Par ailleurs, l'ensemble des informations contextuelles doivent être représentées dans un référentiel commun dans un objectif de raisonnement et de prise de décision.Pour répondre à ces problématiques, nous proposons de développer un système qui d'une part modifie continuellement son modèle de manière à s'adapter à l'utilisateur, et qui d'autre part utilise directement les données issues des capteurs à travers une représentation graphique. L'intérêt et l'originalité de cette méthode sont de ne pas nécessiter d'inférence pour déterminer le contexte.Notre système repose ainsi sur une méthode d'apprentissage par renforcement profond qui couple un réseau de neurones profond du type convolutif permettant l'extraction de données contextuelles, avec un mécanisme d'apprentissage par renforcement pour la prise de décision.Ce mémoire présente alors deux systèmes, un premier reposant uniquement sur l'apprentissage par renforcement et montrant les limites de cette approche sur des environnements réels pouvant comporter plusieurs milliers d'états possibles.L'introduction de l'apprentissage profond a permis la mise au point du second système, ARCADES, dont les bonnes performances montrent la pertinence d'une telle approche, tout en ouvrant de nombreuses voies d'améliorationsSmart-homes, resulting of the merger of home-automation, ubiquitous computing and artificial intelligence, support inhabitants in their activity of daily living to improve their quality of life.Allowing dependent and aged people to live at home longer, these homes provide a first answer to society problems as the dependency tied to the aging population.In voice controlled home, the home has to answer to user's requests covering a range of automated actions (lights, blinds, multimedia control, etc.).To achieve this, the control system of the home need to be aware of the context in which a request has been done, but also to know user habits and preferences.Thus, the system must be able to aggregate information from a heterogeneous home-automation sensors network and take the (variable) user behavior into account.The development of smart home control systems is hard due to the huge variability regarding the home topology and the user habits.Furthermore, the whole set of contextual information need to be represented in a common space in order to be able to reason about them and make decisions.To address these problems, we propose to develop a system which updates continuously its model to adapt itself to the user and which uses raw data from the sensors through a graphical representation.This new method is particularly interesting because it does not require any prior inference step to extract the context.Thus, our system uses deep reinforcement learning; a convolutional neural network allowing to extract contextual information and reinforcement learning used for decision-making.Then, this memoir presents two systems, a first one only based on reinforcement learning showing limits of this approach against real environment with thousands of possible states.Introduction of deep learning allowed to develop the second one, ARCADES, which gives good performances proving that this approach is relevant and opening many ways to improve it
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Rochet-Capellan, Amélie. "De la substance à la forme : rôle des contraintes motrices orofaciales et brachiomanuelles de la parole dans l’émergence du langage." Phd thesis, Grenoble INPG, 2007. http://www.theses.fr/2007INPG0129.
Abstract:
Et si les propriétés sensori-motrices de la parole modelaient le langage ? Cette hypothèse a propulsé le langage dans le monde de la complexité et de la cognition en-corporée. Nous introduisons ici différents types d’arguments montrant le rôle de la motricité de la parole dans la genèse du langage. Motricité orofaciale, d’abord, avec l’idée que les propriétés de la coordination inter-articulateurs contraindraient la morphogenèse du langage. Motricité orofaciale et brachiomanuelle, ensuite, avec l’hypothèse que le langage émergerait de la coordination main-bouche portant l’acte de pointage par la voix et par la main. Dans ce cadre, nos expériences analysent les mouvements enregistrés chez des locuteurs du français dans différentes tâches afin d’établir les propriétés des coordinations mâchoire-langue-lèvres dans la parole, puis mâchoire-main dans le pointage. Ces recherches s’intègrent au cadre de recherche global et récent proposant d’étudier le langage comme un système-complexeAnd what if the sensori-motor properties of speech model language ? This hypothesis drove language in the field of complexity and embodied cognition. Here, we introduce different kind of evidences showing the part of the motricity of speech in the genesis of language. Orofacial motricity, first, with the assumption that the properties of inter-articulators coordination may constraint the morphogenesis of langage. Orofacial and brachiomanual motricity, then, with the hypothesis that language may emerge from hand-mouth coordination that support the act of pointing by the voice and by the hand. Hence, our experiments analyze the recorded motions of speakers of french during differents tasks in order to establish the properties of jaw-tongue-lips coordinations in speech and of jaw-hand coordination in pointing. These studies lie within the global and recent research framework that propose to investigate language as a complex-system