Euromov - Digital Health in Motion

Mots clés – Apprentissage artificiel, vision par ordinateur, synergies action-perception, synchronisation, déficiences sensorimotrices, perception environnementale.

Enseignants Chercheurs

BARDY Benoît, PR UM  - GUYOT Patrice, MA IMT - JANAQI Stefan, MA  IMT - COCHEN DE COCK Valérie, MD HDR UM - BLAIS Mélody, MCF  UM - LAFON-PHAM Dominique, PR HDR IMT - GENY Christian, MD UM - BOSSELUT Grégoire, MCF UM  - MAGNIER Baptiste, MA IMT - GERNIGON Christophe, PR UM - MARC Isabelle, MA IMT - LAGARDE Julien, MCF HDR UM - MONTESINOS Philippe, MA HDR IMT - MARIN Ludovic, MCF HDR UM - SLANGEN Pierre, PR HDR IMT

Objectif 

Nos recherches impliquent trois domaines : les sciences du mouvement, les sciences de la santé et les sciences informatiques avec une forte composante "image" et "son" et visent à découvrir les lois régissant la perception humaine dans les agents en mouvement (perception en action) et la synchronisation homme-environnement en général.

Orientations scientifiques 

L'orientation scientifique principale du thème PIAS concerne la compréhension de la causalité circulaire complexe entre les composants perceptifs et moteurs, entre les états biologiques et psychologiques lors des mouvements humains dirigés vers un objectif. Nous nous concentrons sur la façon dont les nombreux degrés de liberté (informations obtenues à partir de capteurs sensoriels externes et / ou internes) sont compressés en une structure de contrôle de faible dimension. Ces structures produisent des comportements stables mais flexibles lorsque nous nous tenons debout, atteignons une cible, marchons, nous orientons ou manipulons. . L’intégration de compétences en vision et imagerie permet d’enrichir cette approche de deux façons. D’une part, la modification du flux optique de manière ciblée en fonction de la tâche étudiée ou bien l’analyse des informations réellement visuellement perceptibles par un sujet dans un environnement complexe peuvent aider à étudier les interactions entre les entrées de la structure de contrôle et les mouvements ou l’établissement du momentum psychologique. D’autre part, la capture de mouvement dans des espaces non contrôlés, de grandes dimensions, ou sur plusieurs sujets simultanément permet une analyse fine des postures et des interactions entre agents dans des situations plus écologiques que les outils de capture de mouvement classiques. Des travaux sont donc lancés sur l’acquisition sans marqueurs, par capteurs distribués, et sur l’utilisation de drones embarquant des dispositifs de capture pour le suivi d’athlètes. Au niveau sonore, la perception de contenus audio permet d'améliorer la réalisation de mouvements et la synchronisation entre personnes. L'analyse des relations entre les contenus diffusés et les effets possibles sur les individus nous permet de constituer un espace de recherche fertile dans lequel la notion de rythme est primordiale.

Mots-clés - Ingénierie des systèmes et des logiciels, aide à la décision, analyse multicritère, apprentissage artificiel, intelligence ambiante, diagnostic, performance, activité physique.

Enseignants Chercheurs

BERNARD Pierrick, MCF HDR UM - XU Binbin, MA IMT - COURBIS Anne-Lise, MA IMT - BLAIN Hubert, PUPH UM - BESSON Pierre, PRCE UM  - DRAY Gérard, PR HDR IMT - JULIA Marc, PH UM - BOICHE Julie, MCF HDR UM - LAMBOLAIS Thomas, MA IMT - PERREY Stéphane, PR UM - MONTMAIN Jacky, PR HDR IMT - STEPHAN Yannick, MCF HDR UM - URTADO Christelle, MA HDR IMT - VARRAY Alain, PR UM - VAUTTIER Sylvain, MA HDR IMT

Objectif

Le thème MIB se situe au carrefour de la santé (médecine du sport, gérontologie) et des sciences du mouvement (psychologie, neurosciences, physiologie), du génie logiciel et de l'intelligence artificielle. L'innovation de recherche du thème MIB vise à fournir aux humains (utilisateurs finaux, soignants, entraîneurs, …) des conseils pour améliorer leurs comportements afin d'atteindre une meilleure santé, qualité de vie ou performance sportive. Réciproquement, ce thème entend s'inspirer de l'analyse de données et des modèles de mouvement et de santé pour améliorer le génie logiciel ou les techniques d'intelligence artificielle.

Orientations scientifiques

Le monitoring des comportements doit être pris en charge par un système matériel / logiciel composé à la fois de capteurs / appareils connectés intelligents et d'applications qui contrôlent les appareils et produisent des services orientés utilisateur. Les systèmes MIB sont soit portés par des sujets (par exemple, lorsqu'un athlète porte des capteurs qui mesurent son activité), soit mis en œuvre par de plus grandes infrastructures (e.g. lorsqu'un appartement est équipé pour détecter un comportement alarmant de personnes âgées). Du point de vue logiciel, la recherche sur les systèmes MIB consiste à améliorer les pratiques d'ingénierie logicielle et les outils pour développer, déployer et gérer des systèmes intelligents offrant aux utilisateurs finaux des services d’assistance et d’aide. De plus, les systèmes MIB seront étudiés comme des systèmes adaptatifs et évolutifs, utilisant des techniques d'intelligence artificielle non seulement pour fournir aux utilisateurs finaux des services avancés et proactifs, mais aussi comme un moyen de comprendre les contextes d'exécution et d’adapter leurs architectures et comportements internes. L'ingénierie des systèmes MIB adoptera donc des approches d'IA situées et intégrées.

Mots-clés - Apprentissage humain, apprentissage automatique, complexité et adaptabilité, données imparfaites, neuroplasticité, rééducation, optimisation combinatoire, ingénierie des connaissances, sciences des données, approches incertaines, logique floue.

Enseignants Chercheurs

DELIGNIERES Didier, PR UM  - DEROZIER Vincent, MA IMT - BAKHTI Karima, MK UM - MOTTET Denis, PR UM - HARISPE Sébastien, MA IMT - DUPEYRON Arnaud, PU PH UM - NOURRIT Deborah, MCF UM - IMOUSSATEN Abdelhak, MCF IMT - FROGER Jérôme, PH UM - TORRE Kjerstin, MCF HDR UM - RANWEZ Sylvie, PR HDR IMT - JOURDAN Claire, PH UM - SUTTON-CHARANI Nicolas, MA IMT - LAFFONT Isabelle, PU PH UM - TCHECHMEDJIEV Andon, MCF IMT - VASQUEZ Michel, PR HDR IMT

Objectif 

Le thème LAC s’intéresse à l’étude de l'apprentissage humain et de la complexité à travers le prisme des signatures du mouvement de la santé, des données cliniques et des indicateurs d'activité neuronale. Pour répondre aux limites des méthodes de traitement des données existantes, nous développons de nouvelles approches d'apprentissage automatique et de science des données pour l'analyse de données hétérogènes hors ligne et en ligne sur le mouvement et la santé. Une attention particulière est accordée au développement de modèles interprétables, capables de tirer parti des connaissances antérieures et adaptés aux données imparfaites - pierre angulaire et défi majeur pour la mise en œuvre d'agents intelligents. Les applications principales sont liées à la réadaptation des personnes en situation de handicap.

Orientations scientifiques

La principale orientation scientifique de LAC concerne une meilleure compréhension de l'apprentissage et de la complexité des agents intelligents (humains ou artificiels), pour des applications en Santé.  Nous abordons l'apprentissage et la complexité chez les agents intelligents en mettant l'accent sur le raisonnement, l'apprentissage énactif (apprentissage par la pratique) et la complexité comportementale. En plus des contributions scientifiques fondamentales en sciences du mouvement, en intelligence artificielle et en sciences de la santé, nous contribuons également à la recherche translationnelle bidirectionnelle en particulier pour mieux soigner les patients ayant subi un AVC ou lombalgiques ; deux pathologies à fort impact sociétal.

Mots-clés : apprentissage de représentations multimodales, sémantique, ontologies, taxonomie, représentations paramétriques du mouvement, ingénierie des connaissances, traitement automatique de la langue naturelle.

L’axe SemTaxM vise à identifier les classifications taxonomiques du mouvement et à définir une théorie de la sémantique portée par le mouvement et des modèles de sémantique ancrés dans des contextes spécifiques. SemTaxM exploite conjointement les techniques de représentation des connaissances et les formalismes du Web sémantique avec des techniques d'apprentissage de représentations multimodales. Les premières permettent la conception d'ontologies et de bases de connaissances relatives à la taxonomie des mouvements, à la sémantique (raisonnement, résumé sémantique) et aux représentations paramétriques, tandis que les secondes permettent de construire des représentations mathématiques sous-jacentes qui capturent les invariants multi échelle du mouvement, sa complexité et ses propriétés latentes en fusionnant et décomposant des observations multimodales de mouvement : modèles paramétriques, classification taxonomique, activité cérébrale acquise par des méthodes non invasives (EEG, NIRS) qui présentent des signatures neuronales de mouvement et de conscience.

Mots-clés : Modèles, Méthodes, Guides - Connaissances - Outils - Prototypes, Démonstrateurs - Données – Formation - Standardisés, génériques, réutilisables et ouverts.

Objectifs

La Factory vise à améliorer la reproductibilité des résultats et accélérer la recherche translationnelle et le transfert technologique en fournissant des approches normalisées et documentées. Pour promouvoir les travaux de recherche menés dans les thématiques, la Factory encourage le développement de méthodes de développement et de prototypage rapides. Les outils, matériels et logiciels en open source sont privilégiés pour assurer leur maintenance à long terme. Enfin, la Factory met en place une stratégie de diffusion des données ouvertes.

Les principaux bénéficiaires des services de la Factory sont les chercheurs permanents, les doctorants et les étudiants en Master. Ces services sont également accessibles par exemple aux relecteurs scientifiques pour évaluer la reproductibilité des résultats. 

De la manufacture à l'usine. Pour initier les services proposés par la Factory quatre directions principales seront privilégiées au début de la prochaine période de l'unité mixte de recherche : Traitement des données et du signal, Génie logiciel, Apprentissage automatique et sciences des données, Outils et ressources.

Le projet HUT est un projet interdisciplinaire porté par un consortium de laboratoires de recherche, d’entreprises et d’institutions du Languedoc-Roussillon et a pour objectif d’étudier les usages du numérique dans l’habitat connecté de demain et d’évaluer leurs impacts sur le bien-être. Un appartement-observatoire, équipé d’une soixantaine de capteurs, a été mis en place pour recueillir les données générées par l’activité quotidienne de deux occupants volontaires pour cette expérimentation pendant une année. L’équipe I3A participe à l’ingénierie de l’appartement-observatoire (développement du système d’information permettant la collecte et l’exploitation des données) et à un premier ensemble de projets de recherche pluridisciplinaires : valeur perçue des agencements d’objets connectés (génie logiciel / marketing) ; comportement locomoteur à domicile (data mining / sciences du mouvement) ; analyse continue du mouvement (image / sciences du mouvement).

Lors d’usage de dispositifs connectés de télé suivis, dans la prise en charge de l’apnée du sommeil, plusieurs métriques sont recueillies et télétransmises pour appréciation non seulement du bon fonctionnement du dispositif mais également de son usage. L’objectif du projet est d’évaluer l’efficacité de différents dispositifs ainsi que les services associés par des méthodes innovantes de traitement de données issues de l’Intelligence Artificielle.

KAMI est un module technologique d’Intelligence Artificielle et d’analyse multicritères pour l’évaluation de la fragilité des personnes. LGI2P, CARSAT LR, KYOMED INNOV et Laboratoire EPSYLON.

Ce projet vise à développer des solutions de télé-réhabilitation pour les malades chroniques. Piloté par le CHU de Montpellier, ce projet a été lauréat de l’appel à projet Recherche et Société(s) 2018 de la région Occitanie. Maintien à long terme des acquis d’un séjour de réhabilitation grâce à l’organisation du parcours de post réhabilitation par l’intermédiaire d’une solution mobile : Etude prospective, randomisée, contrôlée, multicentrique dans une population de patients chroniques. Collaboration : CHU de Montpellier, Université de Montpellier, LGI2P, 5-Santé, Satt AxLR.

Porté par la dorsale scientifique Santé, Longévité, Qualité de vie, ce projet a pour objectif de concevoir des Interfaces Cerveau-Machine (ICM).  Les premiers résultats de l’étude clinique « Interface Cerveau-Machine : évaluation de la conscience de patients non-répondants après lésion cérébrale grave » menée en collaboration avec le CHU de Nîmes sont encourageants. 

Ci-dessous la liste des thèses soutenues en 2022 par des doctorants placés sous l’encadrement d’un enseignant-chercheur IMT de l’unité de recherche Euromov-DHM :

• Gulham-Sakhi Shokouh. Detection de ligne multi échelle et de points clef basée sur un filtrage anisotrope demi-Gaussien. Sous la direction de Philippe Montesinos. Accéder à la thèse : https://www.theses.fr/2022EMAL0012

• AJRA Zaineb. Modèles neurophysiologiques dynamiques et apprentissage profond pour l'étude de la connectivité cérébrale de sujets sains et cérébrolésés. Encadrement de thèse : Jacky Montmain, Stéphane Perrey. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s296504.
• BAYD Hamza. Modélisation et perception de synchronisations multi-échelles dans le cadre de la pratique sportive et musicale en groupe. Direction de thèse : Pierre Slangen et Benoît Bardy. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s312627.
• DESMARAIS Yann. KeenMT : Étude et développement d'un système de visualisation tridimensionnelle de trajectoire de corps en mouvement. Encadrement de thèse : MONTESINOS Philippe, MOTTET Denis, SLANGEN Pierre. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s244296
• DIOURON Iwen. Suivi et prédiction de fatigue chez des footballeurs élites. Encadrement de thèse : Stéphane Perrey, Gérard Dray. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s357215
• ELIMAM Rayane. Optimisation multi-objectif et apprentissage artificiel pour l’entraînement sportif : de la performance à la santé. Encadrement de thèse : MONTMAIN Jacky, PERREY Stéphane, SUTTON-CHARANI Nicolas. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s244306
• OTTEN Sem. Flux optique et effort : un test du momentum psychologique dans les contre-la-montre cyclistes. Encadrement de thèse : Christophe Gernigon, Ruud Jan Rudolf Den hartigh, Pierre Slangen. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s303334  
• PARISI Mathilde. Étude de la contagion émotionnelle chez des patients atteints de schizophrénie. Encadrement de thèse : SLANGEN Pierre.
• REVEILLE Coralie. Facteurs psychologiques de la performance collective : apports de la neurophysiologie. Encadrement de thèse : Stéphane PERREY, DRAY Gérard, Grégoire BOSSELUT
• RADOUANE Karim. Apprentissage de représentations multimodales pour la sémantisation des paramètres du mouvement. Encadrement de thèse : RANWEZ Sylvie, TCHECHMEDJIEV Andon, LAGARDE Julien. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s255996
• SANNIER Mélodie. Étude de la marche à la maison. Encadrement de thèse : BARDY Benoit, DRAY Gérard, JANAQI Stefan. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s228114
• SMYKOVSKYI Andrii. TimeToSync - Synchronisation multi-échelles de groupes humains. Encadrement de thèse : Benoit Bardy, Stefan Janaqi. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s228113.
• VALLANCE Emmanuel. Application de techniques d'apprentissage pour la détection et la reconnaissance des blessures sportives. Encadrement de thèse : PERREY Stéphane, GUYOT Patrice, SUTTON-CHARANI Nicolas. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s234237
• WEI Jialiang. Définition d'un cadre de spécification incrémentale dirigée par les données dédié aux systèmes embarqués d'analyse du mouvement. Application aux systèmes de suivi de séniors pour « bien vieillir en santé ». Direction de thèse : Gérard Dray et Pierre-Louis Bernard. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s303283
• YADDADEN Ali. Machine Learning pour l'Optimisation de Tournées de Véhicules. Encadrement de thèse : VASQUEZ Michel, HARISPE Sébastien. Accéder en ligne : https://www.theses.fr/s244367

La recherche appliquée d’EuroMov-DHM a pour objectif de renforcer de façon durable le transfert des connaissances et des compétences vers l’économie locale, régionale et nationale. Nous développons ainsi dans nos domaines, une activité de recherche partenariale directe avec l’Industrie, cela en assurant la qualité scientifique de nos actions de recherche et en améliorant la cohérence et la complémentarité des actions par une vision stratégique au sein de ses thèmes de recherche. 

Collaborations scientifiques et activités partenariales régionales

• Aramav, clinique de réadaptation et de rééducation pour déficients visuels (Nîmes).
• Epsylon, dynamique des capacités humaines et des conduites de santé (Montpellier).
• Institut méditerranéen des métiers de la longévité - I2ML (Nîmes).
• KYOMED, plan d'investissement d'avenir, Université de Montpellier et LIRMM (Montpellier).
• UMR Espace-Dev (Montpellier).

En savoir plus sur la recherche partenariale à IMT Mines Alès

SEMAXONE

Ambitionne d'assister l'opérateur humain confronté à une surcharge cognitive dans un contexte potentiellement critique (prise de décision en situation de crise, réaction à un imprévu en salle de contrôle, dans le cockpit d'un avion, etc.). Pour cela l'information utile doit être identifiée, filtrée et présentée de façon synthétique à l'opérateur humain. Par ailleurs, des capteurs évaluent la charge cognitive de ce dernier, afin d'adapter la quantité et la forme des informations à produire. Le porteur de projet est accompagné conjointement par I3A et l’équipe Neuroplasticité et Réadaptation de EuroMov Université de Montpellier dans la définition de ce projet ambitieux et la mise en place de solutions innovantes.
En savoir plus : http://semaxone.fr/

GLUCAL   

Liberté et Efficacité dans le Contrôle du Diabète traité par l’Insuline.

TEP   

Solution de mise en relation patient / dentiste.

CLEAN BILL   

Conception et commercialisation d 'une solution de dématérialisation des tickets de caisse.
En savoir plus : https://www.cleanbill.fr

MULTIBOT   

Premier robot intelligent et autonome au monde destiné aux particuliers.

MON JOB BOARD   

Application de type « Auto-Bilan » exploitant toute la richesse du Traitement Automatique du Langage et de l’Intelligence Artificielle pour aider les actifs à mieux se connaître, identifier leurs aspirations profondes et valoriser leurs «Soft Skills ».  L’objectif est de leur permettre de retrouver plus rapidement un travail qui leur correspond vraiment, notamment avec un JobBoard orienté Soft Skills.

SOPUMP   

Première plateforme collaborative et indépendante du métier de pompage, couplée à un applicatif sur mobile accessible 24h/24.
En savoir plus : https://en.sopump.io/

SEEDERS

Il s'agit un service à la convergence du réseau social et du jeu vidéo, qui vise la réalisation de projets par un collectif d'utilisateurs. Une plateforme logicielle permet à ses utilisateurs d’entrer en contact en exprimant leurs souhaits, envies ou besoins, et de les réaliser ensemble. Les utilisateurs sont donc tout à la fois explorateurs et créateurs de la plateforme Seeders. L'équipe I3A réfléchit à la définition de modèles sémantiques pour l'indexation et la recherche de ces graines de projets, ainsi que leur visualisation dans le réseau social des utilisateurs de la plateforme. 

CONECTHIVE

Le peson connecté développé par la structure en création a pour fonction initiale la surveillance du poids des ruches d’une exploitation. Intégré dans le système Hivio (nom de code du projet), le peson connecté devient un capteur réparti sur l’ensemble du cheptel de l’exploitation. Il délivre une vision globale de la dynamique des colonies, rend compte à l’apiculteur des tendances (miellées, essaimage, risques de famine, performances des lignées, ruches à surveiller, etc..). La fonction de mesure du poids n’est plus la fonction principale ; l’évolution du poids est considérée comme un marqueur essentiel et global de la vigueur de la colonie ou au contraire le signe d’un dysfonctionnement. Il est enrichi d’autres mesures (e.g. traitement d’images), de techniques d’analyses de redondances analytiques, de fonctions de prévision, de détection et de diagnostic. L’encadrement d’étudiant(s) dans le cadre d’un monitorat concerne le suivi des abeilles au trou de vol de la ruche pour l’étude comportemental de ces dernières.

En savoir plus sur l’incubateur à IMT Mines Alès

Les collaborations nationales pérennes apportent un potentiel de rayonnement à l’unité. La stratégie de recherche portée par l’IMT se décline en thématiques phares qui couvrent l’intégralité des travaux menés dans le domaine de l'informatique et des systèmes, e.g., Data Analytics et intelligence Artificielle, Ingénierie et Services de la Santé, Réseaux et Internet des Objets. 

Constitution d’un réseau de partenaires, limité en nombre, mais donnant lieu à des collaborations denses et pérennes : le LIRMM, la faculté d’odontologie et SupAgro à Montpellier et les CHU de Nîmes et de Montpellier, mais surtout avec de nouveaux partenaires académiques régionaux rencontrés sur le quadriennal et dans la logique de l’unité mixte, nationales avec le LSIS de Marseille, le LISTIC d’Annecy, l’Université du Mans, l’Université de Poitiers, IMT Mines Albi ou Mines St Etienne.

En savoir plus sur les partenariats IMT Mines Alès

La recherche académique de l’unité est reconnue au niveau international et fait l’objet de nombreuses publications dans des revues scientifiques et des conférences de haut rang. Elle est également le fruit de collaborations internationales et des échanges ont lieu régulièrement (soit par l’accueil de chercheur étrangers au sein du laboratoire, soit par le séjour de certains membres de l’équipe dans des laboratoires étrangers). 

• Université nationale de Quilmes (Buenos Aires, Argentine), 
• Biomedical Engineering Research Group (BERG) de la National University of Ireland Maynooth (NUIM)
• BRAMS – International Laboratory for BRAin, Music and Sound Research - University of Montreal and McGill University
• Faculty of Electrical Engineering CTU Prague, République tchèque
• Université Austral (Argentine)
• Institute of Mechatronic Design and Production de l'Université Johannes Kepler de Linz (JKU)
• NUST (Nanjing University of Science and Technology)
• Institut Polytechnique de Hanoï (Vietnam)
• Université de Nagoya et Hosei (Japon)
• Université de Jiangnan (Chine)
• Université de Sarajevo (Bosnie)
• ITMO University (Information Technologies, Mechanics and Optics), Saint Petersburg (Russie)
• Northern Technical University, Department of Technical Computer systems, Kirkuk (Irak)
• Kabul Polytechnic University (Afghanistan)
• New Mexico Tech (USA) 
• ISASI Napoli (Italy)

En savoir plus sur l’action internationale à IMT Mines Alès