Development and evaluation of AI-based personalization algorithms for attention training

Développement et évaluation d’algorithmes de personnalisation basés sur l’IA pour l’entraînement de l’attention Les Systèmes Tutoriels Intelligents (STI) offrent des solutions éducatives innovantes proposant des expériences d’apprentissage personnalisées qui s’adaptent à la variabilité individuelle. L’équipe Flowers (centre INRIA de l’université de Bordeaux) développe des STI dont l’originalité est d’être basée sur l’Hypothèse de Progrès d’Apprentissage (HPA). L’HPA postule que les individus sont intrinsèquement motivés à s’engager dans des activités où ils perçoivent un progrès d’apprentissage élevé et que l’expérience de ce progrès renforce encore leur motivation. Le système, nommé Zone of Proximal Development and Empirical Success (ZPDES), utilise un algorithme d’apprentissage automatique qui personnalise les trajectoires d’apprentissage en identifiant dynamiquement les activités maximisant les progrès. L’étude de l’Entraînement Cognitif (EC), une intervention visant à améliorer des fonctions cognitives telles que la mémoire, l’attention et la résolution de problèmes, révèle que les bénéfices d’un EC sont fortement soumis aux différences interindividuelles, soulignant la nécessité de la personnalisation. Dans ce contexte,notre recherche explore le potentiel de l’algorithme ZPDES utilisé dans le cadre de l’EC pour améliorer les performances cognitives, l’engagement et la motivation. Nous avons d’abord mené une revue systématique pour identifier les stratégies actuelles de personnalisation de l’EC. La revue a révélé l’immaturité relative du domaine, caractérisée par un nombre limité d’études (n=19), des problèmes méthodologiques et une grande variété d’approches au sein de cet échantillon restreint. Puis, à travers une revue subjective, nous nous sommes intéressés à la tâche Multi-Object Tracking (MOT), et nous avons documenté son efficacité comme EC en fonction des paramètres manipulés dans la tâche : sont observés chez des individus variés en âge et en neurodiversité,des effets de transfert proches, tels que l’amélioration sur des tâches nécessitant de l’attention (par exemple, la tâche Useful field of view), des transferts lointains (comme la mémoire de travail ou les fonctions exécutives), et des transferts écologiques, notamment une perception améliorée des mouvements biologiques et des performances en football. Sur cette base, nous avons conçu et testé un programme d’EC individualisé utilisant la tâche MOT. D’abord, nous avons développé une batterie cognitive complète comprenant sept tâches couvrant l’attention, la mémoire de travail et les fonctions exécutives. Ensuite,deux expérimentations ont été menées : l’une avec des jeunes adultes (n=72) et l’autre avec des adultes âgés (n=50), avec à chaque fois un groupe contrôle (EC non personnalisé) et un groupe expérimental (EC personnalisé). Les participants effectuaient trois heures d’évaluation pré et post EC, et l’EC durait huit heures (reparties sur 2 semaines), en gérant leurs horaires de manière autonome via une plateforme en ligne. Les résultats ont montré que ZPDES pouvait être plus efficace qu’une condition contrôle, avec des performances améliorées dans les tâches entraînées dans les deux études, soulignant les avantages des parcours individualisés. Cependant, la motivation et l’engagement étaient plus faibles dans les groupes utilisant ZPDES, probablement en raison de la charge cognitive et de facteurs métacognitifs. En conclusion, la personnalisation de l’EC par des systèmes comme ZPDES représente une direction prometteuse pour les recherches futures. Elle propose des méthodes automatiques qui prennent en compte les différences individuelles tout en respectant les standards méthodologiques d’évaluation de l’efficacité d’un EC. Ce travail enrichit les connaissances dans les domaines des STI et de l’EC. Il démontre le potentiel des stratégies d’apprentissage individualisées pour améliorer les résultats d’un EC, tout en soulignant l’importance cruciale de la motivation et de l’engagement pour optimiser l’efficacité de ces approches en termes d’effets cognitifs et éducatifs.