LA FUNAMBULE VIRTUELLE

Michel Bret, Professeur en A.T.I. Université Paris 8
Marie-Hélène Tramus, Maitre de conférence en A.T.I. Université Paris 8

1 Description

         Cette installation propose au spectateur de devenir, pour quelques instants, un funambule. Avec le balancier qu´il tient entre ses mains il interagit avec un autre funambule, virtuel celui-ci, dont l´image est projetée sur un écran de 2 mètres de haut. Le face à face entre les deux "acteurs" s´élabore autour d´un jeu d´équilibre-déséquilibre.
         Un capteur de mouvement, fixé au balancier, transmet à l´ordinateur des informations de position et d´orientation interpretées en temps réel comme des forces agissant sur l´acteur dynamique de synthèse contrôlé par des réseaux neuronaux. Ainsi celui-là développe des stratégies gestuelles autonomes acquises lors d´apprentissages.
         Plus qu´une simple boucle réotractive, ce système est un être artificiel, certes très élémentaire, mais montrant certaines propriétés du vivant: Par exemple la notion de généralisation, propre aux réseaux neuronaux, lui confère une richesse potentiellement illimitée de réactions non apprises et cependant adaptées. Son intelligence apparait comme une propriété émergente des interactions entre ses élements (des neurones artificiels), les informations qu´il capte de son environnement, et sa structure (simulation d´un corps humain muni de certains comportements).

Équipement nécessaire

         Un ordinateur PC, Pentium 1.5 GHz, 512 Mo de mémoire, disque de 6 Go
         Système Windows 2000
         Le logiciel anyflo
         Un capteur "Polhemus" ISOTRACK II, ou un capteur "Itrax"
         Un vidéo projecteur de 1000 lumens
         Un écran d´environ 2 mètres par 2 mètres

Spectateur face à une vidéoprojection du funambule virtuel avec lequel il interagit au moyen d´un capteur de position.

2 Interactivité et modèles comportementaux

Les modèles fonctionnels produisent des installations entièrement déterministes, et ne proposent, au mieux, qu´un ensemble de combinaisons possibles (art permutationnel) à partir d´un vocabulaire limité, le rôle du spectateur se limitant alors à parcourir un labyrinthe (stratégies du choix mises en oeuvre par la visite des sites sur Internet ou l´utilisation d´un CDROM).
Un modèle comportemental qui produit un système intégrant le spectateur généralise la notion de participation définie par Popper [Popper 80]: Il ne s´agit plus de réactions programmées aux sollicitations d´un humain, mais de la réorganisation, ni prévisible ni stable, d´un système complexe, hybridation de machine et de nature, duquel émerge un comportement global concernant aussi bien sa composante artificielle que sa composante humaine.

3 Description technique

C´est le cas du funambule (Bret Tramus 2000) qui met en scène un funambule virtuel ainsi structuré:

Structure du funambule.

         1) Un module dynamique produisant des mouvements crédibles d´un corps féminin en équilibre sur un fil et soumi à différentes forces:
                  Un champ de pesanteur.
                  Une force de réaction du fil sur le pied porteur.
                  Des forces externes produites par le module d´interaction.
         En l´absence de contrôle propre, le corps tend à s´écrouler et à basculer.

Corps soumis à des forces externes.

2) Un module comportemental lui-même structuré sur deux niveaux:
Des forces réflexes de rééquilibrage.

Comportement réflexe de rééquilibrage.

Production de mouvements volontaires sur ordre du module connexionniste. Il s´agit en fait des sorties d´un réseau neuronal interprétées comme des projets (pratriquement des listes de couples appliqués aux articulations du corps) qui sont ensuite exécutés (c´est à dire passés au module dynamique), mais ils peuvent être interrompus à tout instant par un événement extérieur.

Comportement appris.

         3) Un module interactif interprétant les positions d´un capteur (polhemus), manipulé par le spectateur, comme des forces externes exercées sur le corps.
         4) Un module connexionniste implémenté sous la forme d´un réseau neuronal dont les entrées sont connectées à des capteurs angulaires et de pression donnant les positions relatives des membres et du pied en contact avec le fil, et dont les sorties sont connectées au module comportemental. Une ou plusieurs couches intermédiaires de neurones complexifient le réseau.
         Dans un premier temps les poids du réseau sont initialisés aléatoirement, puis il subit un apprentissage supervisé aucours duquel un certain nombre de couples (E_i,S_i) lui sont présentés, pour chaque entrée E_i il calcule la sortie C_i, la différence C_i-S_i entre la sortie calculée et la sortie souhaitée est utilisée comme erreur pour corriger les poids du réseau (par la méthode de la rétropropagation) (voir le connexionnisme en image de synthèse 5-2). Lorsque toutes les erreurs sont inférieures à un seuil donné, la matrice des poids est sauvée.

Transformation d´une configuration d´entrées en projet.

Projet tangent a un projet interrompu.

Apprentissage supervisé par l´algorithme de la rétropropagation de l´erreur.

La boucle de rétroaction perception <-> action.

Dans un deuxième temps l´interaction est lancée en temps réel, le module connexionniste utilisant la matrice précalculée.

4 Projets futurs

         Dans une version future, les deux processus (apprentissage et utilisation de la matrice) seront lancés en parallèle, le funambule apprenant, en temps réel, les réactions du spectateur. Il s´ensuivra une interaction plus évoluée dans laquelle le spectateur pourra constater, contrôler et tenter de modifier, ses propres actions sur le comportement du funambule virtuel.
         Nous comptons aussi confier ce dispositif à des danseurs de corde professionnels afin, non seulement qu´ils nous apportent leur compétence en terme de gestuelles, mais encore qu´ils fassent évoluer cette installation au sein d´un spectacle de cirque.

         Nous projetons de généraliser cette interactivité intelligente, mais singulière (puisque ayant lieu entre un spectateur réel et un acteur de synthèse), en une interactivité plurielle faisant dialoguer un ensemble de danseurs humains avec une population de danseurs artificiels. Des interactions entre ces deux systèmes chorégraphiques, l´un réel et l´autre virtuel, nous attendons l´émergence de nouvelles pratiques de la danse et, plus généralement, de nouvelles pratiques de l´art des spectacles vivants, comme le théatre, le cirque ou le concert.