Réalité virtuelle et réalité augmentée : technologies de pointe au cœur de l’innovation à Montréal (partie 1)

Publié le 2 novembre 2017 dans En vedette, Publications

La réalité virtuelle et la réalité augmentée figurent parmi les technologies qui bouleversent de nombreux secteurs d’activité.

Le marché combiné de ces deux technologies est énorme. D’après les estimations de la firme IDC, il pourrait atteindre plus de 162 milliards de dollars en 2020 à l’échelle mondiale. Bien que ces technologies ne soient pas récentes, elles bénéficient aujourd’hui de nombreux progrès technologiques qui les propulsent. C’est le cas des téléphones intelligents et de l’intelligence artificielle, notamment avec la reconnaissance gestuelle et la reconnaissance des formes.

La réalité virtuelle et la réalité augmentée sont appelées à révolutionner les usages dans de nombreux domaines économiques. Initialement associées au domaine du jeu vidéo, elles offrent aujourd’hui des perspectives diverses dans des champs très variés, comme le développement des compétences spécialisées, les publicités immersives et les opérations chirurgicales en direct, tout en faisant avancer la recherche scientifique de pointe.

De plus, elles présentent des avantages multiples, notamment :

• L’optimisation des coûts tout en augmentant la productivité;
• Les gains de temps;
• La capacité de cibler les facteurs individuels associés à des problèmes particuliers;
• La facilité d’évaluation et d’entraînement à des tâches complexes liées à certains secteurs.

Ces différents avantages et la diversité des applications de la réalité virtuelle et de la réalité augmentée attirent les géants de l’industrie des hautes technologies. Ceux-ci se positionnent de plus en plus sur ce créneau prometteur en multipliant les investissements et les acquisitions. C’est le cas de Facebook, de Google et de Microsoft, entreprises qui ont des bureaux à Montréal. En parallèle, des petites et moyennes entreprises (PME) innovantes émergent, et Montréal fait bonne figure en la matière, en plus d’être un haut lieu de recherche et développement technologique de pointe.

Pour mieux comprendre ces technologies, il importe de les distinguer afin d’en saisir les différences. Des exemples concrets d’applications permettront de renforcer leur compréhension.

Exemples d’applications

• En réalité virtuelle

• En réalité augmentée

Ce bulletin, qui représente la première partie d’une série de deux publications sur le sujet, se veut une présentation non exhaustive du savoir-faire de Montréal en réalité virtuelle et en réalité augmentée. Si la métropole est l’un des principaux pôles mondiaux du jeu vidéo, la créativité numérique et le sens de l’innovation de ses acteurs la positionnent avantageusement bien sur ce créneau à fort potentiel de croissance. Pour juger de l’importance de la réalité virtuelle et de la réalité augmentée, la première partie est consacrée à l’analyse du marché mondial de ces deux technologies. La deuxième partie, quant à elle, s’attarde sur la mise en exergue de ces technologies à fort potentiel, présentes et en développement à Montréal. Il convient ici de relever que cette partie présente à la fois les entreprises innovantes, et la recherche et le développement de pointe.

LA RÉALITÉ VIRTUELLE ET LA RÉALITÉ AUGMENTÉE : DES INDUSTRIES EN PLEINE CROISSANCE

Le marché mondial de la réalité virtuelle et de la réalité augmentée représentait 4,5 milliards de dollars en 2014 et devrait atteindre environ 14 milliards de dollars en 2017. Cela représenterait une croissance annuelle moyenne de 46 % sur trois ans. En croissance rapide, ce marché continuera de s’accélérer au cours des quatre prochaines années. En effet, de 2017 à 2021, il devrait croître à un taux annuel moyen de 98 % pour atteindre 215 milliards de dollars en 2021. Selon différentes firmes d’analyse, l’industrie mondiale de la réalité augmentée supplantera celle de la réalité virtuelle en matière de revenus. Toutefois, cette dernière affichera une croissance plus élevée.

Selon la firme Goldman Sachs, les principaux secteurs qui tirent profit de cette croissance sont le jeu vidéo, les événements en direct et le divertissement. Toutefois, ces technologies seront de plus en plus utilisées dans d’autres secteurs stratégiques, comme l’immobilier, la santé, la logistique et la distribution, l’éducation, la défense et l’ingénierie.

Estimé à 3,3 milliards de dollars en 2015, le marché mondial de la réalité augmentée pourrait atteindre 100 milliards de dollars en 2020, soit une croissance moyenne de 97 % par an. En 2022, la réalité augmentée représenterait une industrie mondiale de plus de 165 milliards de dollars. Son taux de croissance annuel devrait donc être de 29 % sur la période 2020-2022.

À l’échelle mondiale, le marché de la réalité virtuelle, quant à lui, était estimé à environ 1,4 milliard de dollars en 2015. Il devrait croître en moyenne de 129 % par an entre 2015 et 2017 et représenter 7,2 milliards de dollars en 2017. Au cours des quatre années suivantes, soit de 2017 à 2021, l’industrie mondiale de la réalité virtuelle atteindra 75 milliards de dollars. Il s’agit d’un taux de croissance annuelle moyen de 80 % sur quatre ans.

DES INNOVATIONS MONTRÉALAISES QUI BOULEVERSENT PLUSIEURS SECTEURS

L’essor de la réalité virtuelle et de la réalité augmentée est source de créativité et d’innovation dans plusieurs domaines pertinents de l’économie montréalaise. Qu’il s’agisse du développement de services ou d’équipements spécialisés, les solutions mises au point permettent de répondre à différents problèmes concrets, comme la formation continue et la numérisation d’usines. Les entreprises et les chercheurs montréalais s’illustrent dans divers secteurs, comme la santé, la fabrication, la recherche scientifique de pointe et l’ingénierie.

Greybox | Environnements 3D pour la formation continue et une maintenance prédictive

Greybox est une entreprise montréalaise qui innove dans la conception de solutions numériques destinées à diverses industries, notamment l’aérospatial et la santé. Elle s’appuie sur les récentes avancées en réalité virtuelle et en intelligence artificielle, afin de concevoir des environnements virtuels destinés à l’apprentissage des processus complexes que l’on retrouve dans une usine manufacturière, pour des compagnies comme Bombardier, Gulfstream, Airbus, Dassault, Boeing, etc. Plus précisément, l’entreprise a modélisé en trois dimensions (3D) l’environnement d’un avion en intégrant différents dispositifs, tels que les casques de réalité virtuelle et les capteurs. L’outil conçu est ensuite hébergé sur une plateforme infonuagique accessible à partir d’appareils mobiles, comme les tablettes et les écrans interactifs. Dans un contexte d’usines intelligentes, de tels environnements de formation visent à faciliter certains aspects de la logistique, comme l’accès à des pièces d’avion pour la formation du personnel, qui autrement, seraient très dispendieux. De tels environnements favorisent une meilleure collaboration entre les formateurs et les étudiants (ex. : employés en formation continue) et permettent l’exécution précise, rapide et efficace des tâches complexes.

Selon Greybox, ces environnements virtuels de formation offrent plusieurs avantages, tant pour les organisations que pour les apprenants, tout en favorisant une reconnaissance future des acquis.

Avantages opérationnels pour les organisations :

• Augmentation des profits
• Optimisation du ratio du nombre d’instructeurs requis : moins de formateurs et plus d’apprenants
• Élimination du besoin de location d’équipements de formation

Bénéfices pour les apprenants :

• Augmentation de la motivation
• Meilleure rétention du savoir, car la formation est plus pratique
• Multiusagers
• Formation mobile

Une réglementation future qui pourrait favoriser la reconnaissance des acquis :

• Ces méthodes de formation pourraient être de plus en plus reconnues par les autorités et favoriser l’émission de certificats.

Jusqu’ici, les environnements virtuels conçus par Greybox s’appliquent principalement au secteur aérospatial avec CAE comme grand partenaire. Toutefois, ils pourraient s’avérer très utiles pour d’autres secteurs comme celui de la santé, notamment pour la formation du personnel médical, une industrie pour laquelle Greybox est déjà reconnue.

OVA | La démocratisation de la réalité virtuelle et de la réalité augmentée au service de la formation et de la recherche scientifique

OVA est une entreprise québécoise spécialisée dans le développement de logiciels de pointe voués à la création d’environnements virtuels et de simulation en trois dimensions (3D). En collaboration avec différents centres collégiaux de transfert de technologie (CCTT) et centres universitaires ayant une expertise en réalité virtuelle et en réalité augmentée, elle a mis au point la plateforme de simulation StellarX. Celle-ci intègre différentes fonctionnalités, telles que l’incitation à la collaboration, l’analyse des données ou encore le suivi des actions des participants. Fonctionnant avec les casques Oculus Rift et HTC Vive, pour la réalité virtuelle, et HoloLens, pour la réalité augmentée, la plateforme StellarX a été mise à contribution dans différents domaines, notamment la sécurité publique, les opérations industrielles et la santé, pour simuler la formation du personnel.

Par exemple, en collaboration avec la Ville de Québec, des policiers, des pompiers et des ambulanciers ont conjointement été entraînés pour gérer efficacement une crise dans le cas d’une fuite de gaz dans un lieu public. Munis de casques de réalité virtuelle, ils ont été téléportés devant un aréna intégrant des avatars, afin de les entraîner à mieux collaborer entre eux dans une situation d’urgence. Cette simulation a permis l’atteinte des résultats suivants :

• Coûts réduits et logistique simplifiée : Les simulations en personne impliquent toujours beaucoup de logistique, d’employés, de formateurs et d’équipements coûteux (ex. : véhicules d’urgence). La simulation développée par OVA, complètement virtualisée, a nécessité seulement un formateur pour quatre apprenants en simultané.

• Collaboration : Les employés d’organisations différentes n’ont pas tendance à collaborer naturellement lors de formations ou sur les lieux de travail en situation d’urgence. Or, cette simulation incite à la collaboration entre les intervenants de tous les secteurs, dans le but d’assurer un transfert de connaissances applicables dans des situations réelles.

Les patients atteints de schizophrénie pourraient également bénéficier des bienfaits de cette technologie. Malgré la médication et de nombreux traitements, certains d’entre eux continuent d’entendre des voix. Or, dans un projet pilote baptisé « Avatar 2.0 », complété avec l’Institut universitaire en santé mentale de Montréal, OVA a utilisé la réalité virtuelle dans un outil permettant de traiter les hallucinations des personnes atteintes de cette maladie. L’entreprise a élaboré une nouvelle application en réalité virtuelle permettant aux patients de construire une représentation de leurs hallucinations, sans nécessiter aucune aptitude ou connaissance particulière en dessin. Ce modèle, fidèle aux hallucinations des patients, les amène à développer des mécanismes leur permettant de chasser leurs « démons ». Le projet, encore en test, permettra d’augmenter la qualité de l’expérience numérique, mais aussi de comparer la thérapie virtuelle à l’approche cognitivo-comportementale plus traditionnelle.

Selon l’entreprise, la réalité virtuelle et la réalité augmentée amènent une dynamique nouvelle pour beaucoup d’industries, dont celles de la sécurité, de la défense, de la santé et de l’éducation. L’utilisation de ces technologies pourrait augmenter l’efficacité et l’efficience du transfert de connaissances en créant des simulations immersives adaptées à chaque contexte, pour refléter fidèlement des situations à risque ou d’urgence, pour ne nommer que celles-ci. Dans tous les cas, ces technologies en sont encore à leurs balbutiements. OVA et sa plateforme StellarX constituent une base solide pour apprivoiser ces nouveaux univers.

Rachid Aissaoui et Dassault Systèmes | L’ergonomie virtuelle pour des usines numériques

Avec le développement de la conception assistée par ordinateur (CAO), le besoin d’inclure l’ergonomie aux outils de simulation est apparu. La CAO et les outils de simulation permettent de visualiser et d’optimiser en trois dimensions (3D) un produit, un équipement, une usine, ou plus globalement un projet, avant sa matérialisation. L’ergonomie virtuelle, pour sa part, contribue à concevoir de futurs postes de travail, interfaces, ou salles de contrôle, en permettant aux ergonomes, aux concepteurs et aux designers industriels d’identifier le plus tôt possible les problèmes d’interaction entre les objets de l’environnement et les utilisateurs dans leurs tâches (ex. : perçage, vissage). Cela permet aux industriels, par exemple, de s’assurer que leurs produits soient confortables, sécuritaires et efficaces pour une population ciblée. Un des éléments clés pour analyser l’ergonomie d’un produit ou d’une tâche est de pouvoir intégrer des mannequins virtuels dans un environnement 3D, avec des postures associées aux besoins des tâches à réaliser.

Dans un projet de recherche collaboratif avec l’entreprise montréalaise Dassault Systèmes (3DS), l’équipe du professeur Rachid Aissaoui entend tirer profit des avancées récentes en réalité virtuelle pour reproduire certaines facettes du comportement sensori-moteur de l’humain, au moyen d’un outil de simulation virtuel. Cette recherche vise à développer un moteur de positionnement capable d’intégrer le comportement biomécanique et visuo-perceptivo-moteur de l’humain. Un tel comportement tient compte de plusieurs aspects, comme la saisie et la préhension des objets (ex. : contrôle de l’équilibre postural, vitesse du mouvement), les contraintes physiologiques des degrés de liberté (DDL) du mannequin (ex. : rythme de l’épaule, dépendances entre les DDL), ainsi que la relation entre la préhension, les objets à saisir (ex. : forme, position initiale/finale, caractéristiques fonctionnelles) et la tâche à effectuer (ex. : obstacles, force à appliquer). Le développement de ce moteur permettra de générer des postures plausibles et répétables de manière rapide et intuitive pour l’utilisateur. Une posture plausible signifie que le mannequin virtuel doit ressembler le plus possible, d’un point de vue biomécanique, à ce qu’un être humain adopterait comme posture pour effectuer les tâches. L’aspect de répétabilité implique que deux usagers différents qui effectuent la même tâche avec le mannequin virtuel doivent aboutir à des postures identiques.

Globalement, le projet s’articule autour de trois axes :

• Intégration du comportement « visuo-perceptivo-moteur »;
• Intégration des contraintes physiologiques des DDL du mannequin virtuel;
• Détermination automatique de la posture des mains et du corps en fonction de la tâche.

Cette recherche donnera lieu à une solution permettant de mieux simuler l’environnement d’une usine afin de créer, surveiller et contrôler virtuellement tous les processus de production.

Minority Media | La réalité virtuelle et la réalité augmentée au service du divertissement grand public

Minority Media est une entreprise montréalaise qui œuvre depuis 2010 dans le domaine du jeu vidéo. En 2013, elle se consacre entièrement à la réalité virtuelle et à la réalité augmentée, et devient une pionnière dans le divertissement virtuel géolocalisé.

En 2017, son grand succès mondial, Time Machine VR, pénètre le marché des arcades VR chinoises avec une adaptation pour D-BOX, le leader canadien en systèmes de mouvement. Cette réussite crée par la suite un vif intérêt pour les trois prochains titres de l’entreprise, soit Chaos Jump et deux autres titres non annoncés. Les produits de Minority Media sont fortement prisés par les grands opérateurs d’arcades VR, de parcs thématiques internationaux et de cinémas, notamment en Chine et à Taïwan. En 2016, avant d’entrer dans le marché des arcades VR, Time Machine VR sort sur toutes les principales plateformes de réalité virtuelle câblée et mobile, notamment Oculus Rift, HTC Vive, PlayStation VR, et Samsung Gear VR. La même année, ce jeu prend sa place parmi les 30 plus vendus en ligne dans ce marché en croissance.

En tant que premier studio montréalais de jeux à s’être investi dans la réalité virtuelle, Minority Media a développé une expertise et un savoir-faire rares qui sont toutefois applicables à de nombreux domaines, notamment en recherche scientifique et en éducation. À titre d’exemple, la modélisation des créatures préhistoriques dans Time Machine VR a contribué à l’avancement de la recherche universitaire en hydrodynamique des systèmes natatoires de créatures aquatiques des ères crétacée et jurassique.

Grâce au soutien financier du Fonds des médias du Canada (FMC), Minority Media a su tisser des liens avec des grands noms des industries technologiques et numériques, entre autres Facebook, Google, Sony, Samsung et HTC. L’avenir de Minority Media se montre prometteur, avec une expansion en cours en Chine et aux États-Unis.

CogniSens | Le NeuroTracker, un système virtuel d’optimisation des capacités perceptives et cognitives

• Qu’entend-on par NeuroTracker?

Le NeuroTracker est un logiciel d’entraînement des capacités cognitive et perceptive d’un individu, résultat de plus de vingt ans de recherches par le professeur Jocelyn Faubert de l’Université de Montréal. Chez l’humain, ces capacités ont tendance à s’amenuiser avec l’âge, à la suite d’un traumatisme ou en présence d’un trouble de l’attention avec ou sans hyperactivité (TDAH). Conçu pour isoler et entraîner les mécanismes attentionnels liés à la vision, ce système d’entraînement immersif en trois dimensions (3D) permet d’accroître la vitesse d’analyse d’une scène visuelle, d’augmenter la durée de concentration et de renforcer la capacité à limiter les réponses émotionnelles. Il vise donc l’amélioration de la performance, mais aussi le traitement des maladies neurologiques.

En effet, plusieurs études ont démontré qu’un tel entraînement peut avoir des effets positifs dans diverses activités de la vie quotidienne. Par exemple, il peut améliorer la capacité d’attention, de traitement de l’information visuelle et de prise de décision de ses utilisateurs, grâce au suivi d’objets multiples en 3D. De plus, il peut mesurer les gains en matière d’intégration cognitive au cours de l’entraînement. Ces compétences cognitives sont fondamentales lorsque l’on tente de traiter un individu ayant subi une commotion cérébrale, de gérer les symptômes du TDAH chez un patient ou de maximiser les performances d’un athlète lors d’un match.

• Qui peut bénéficier du NeuroTracker?

Le NeuroTracker peut s’avérer utile pour plusieurs secteurs d’activité. Parmi ceux-ci, il y a la santé et le bien-être, la défense et la sécurité, l’éducation et même la recherche scientifique. Ainsi, les sportifs, les militaires, les agents des forces de l’ordre, les élèves autistes ou atteints d’un symptôme TDAH, et tous ceux qui veulent améliorer leurs capacités cognitives peuvent en tirer profit.

• Une commercialisation réussie dans le domaine sportif

Depuis sept ans, le NeuroTracker est commercialisé par la PME montréalaise CogniSens et a surtout fait des adeptes dans le domaine sportif. Il y a plus de 500 installations NeuroTracker à travers le monde, dont celles utilisées par le club de football Manchester United du Royaume-Uni, l’Impact de Montréal, les Canucks de Vancouver et le Comité olympique canadien.

• Que l’avenir nous réserve-t-il?

Après la version professionnelle originale axée sur les industries sportives et la défense, CogniSens travaille actuellement à adapter le système NeuroTracker pour en faire un produit de consommation grand public. En outre, dans l’optique d’accroître ses activités dans le secteur de la santé, l’entreprise cherche à collaborer avec l’industrie du jeu vidéo qui dispose d’un large réseau d’utilisateurs. En effet, l’intégration de la réalité virtuelle au jeu pourrait s’avérer utile pour la réadaptation des personnes âgées atteintes de certaines déficiences.

 Jocelyn Faubert | La réalité virtuelle améliore la recherche sur le comportement humain

Titulaire de la Chaire de recherche industrielle CRSNG-Essilor sur la fonction visuelle, le professeur Jocelyn Faubert, du Laboratoire de psychophysique et de perception visuelle (Faubert Lab) de l’Université de Montréal, entreprend des recherches sur divers problèmes du comportement humain au sein de différents groupes d’âge (jeunes, personnes âgées à risque, sportifs, etc.). Ses recherches portent, entre autres, sur l’entraînement perceptivo-cognitif, l’équilibre postural et la fonction multisensorielle. Elles visent à identifier les facteurs qui expliquent différents troubles neurologiques (ex. : baisse des capacités cognitives) qui affectent le comportement, dans le but ultime d’améliorer la performance humaine.

Pour comprendre, identifier et améliorer le comportement de la population dans différentes situations, il a recours à la réalité virtuelle. Cette dernière permet de prendre en compte des paramètres complexes et d’évaluer, notamment si l’apprentissage perceptivo-cognitif dans un environnement en trois dimensions (3D) est une approche appropriée, c’est-à-dire qui améliore concrètement la prise de décision humaine. Par exemple, dans le domaine de la santé, son expertise lui permet de comprendre l’impact de différentes altérations au niveau neurologique (ex. : AVC, autisme, commotion cérébrale, etc.), afin d’améliorer la capacité du cerveau des individus à risque de gérer l’information. Sur la base de ces travaux, il convient ensuite de développer des outils d’intervention permettant la conservation de l’autonomie et la participation à la vie sociale des individus. Le Faubert Lab, qui compte une vingtaine de brevets dans le domaine, est notamment connu pour la technologie déjà commercialisée du NeuroTracker (décrit dans les pages précédentes) et lancera très prochainement le produit NeuroTuner.

• Le NeuroTuner, une interface d’optimisation des capacités perceptives et cognitives grâce à l’intégration multisensorielle

Le NeuroTuner est une interface qui permet au cerveau de lier l’information provenant de plusieurs stimuli sensoriels et/ou moteurs, pour avoir une meilleure représentation du monde réel. Il est conçu pour activer un mécanisme naturel omniprésent chez tout être humain (connu comme le principe du « fulcrum »), lequel non seulement permet d’améliorer la perception et la cognition, mais aussi les réflexes moteurs, l’imagination et la créativité. Il vise donc l’amélioration de la performance perceptivo-cognitive, mais aussi le traitement de maladies, grâce à l’intégration de différents stimuli sensoriels (stimulant p. ex. l’audition, le toucher, la vision, etc.). Le professeur Faubert et son équipe sont parvenus à démontrer que les stimuli auditifs peuvent faciliter la sensation de stimuli visuels, tactiles et posturaux. D’autres chercheurs ont également montré que ce type de stimuli facilite l’imagination et la créativité.

Cette invention en cours d’évaluation sera intégrée dans un environnement de réalité virtuelle. Un exemple concret d’application du NeuroTuner serait l’entraînement à la procédure médicale par laparoscope, un mini instrument en forme de tige munie d’une caméra qui sert à différentes opérations chirurgicales. Cette procédure peut se faire en utilisant une interface de réalité virtuelle et des stimuli auditifs. Jusqu’ici, les tests réalisés ont montré une amélioration dans l’efficacité de la performance de cette procédure d’environ 15 %. En outre, le NeuroTuner sera jumelé au NeuroTracker pour permettre à ce dernier d’atteindre de meilleurs résultats, c’est-à-dire des seuils de vitesse optimaux lors de l’entraînement cognitif.

David Labbé | La réalité virtuelle pour améliorer la réadaptation

Le professeur David Labbé de l’École de technologie supérieure (ÉTS) et son groupe de chercheurs du Centre de recherche de l’Université de Montréal (CRCHUM) utilisent la réalité virtuelle pour améliorer la performance motrice. Plus précisément, leur recherche vise l’amélioration des performances cognitives des athlètes et la réadaptation des personnes qui ont subi un accident vasculaire cérébral (AVC).

• La réalité virtuelle pour prévenir les risques de blessures chez les athlètes

L’équipe du professeur Labbé est parvenue à démontrer que la réalité virtuelle pouvait être un outil efficace pour réduire les risques de blessure chez les athlètes. Dans ce cas, la réalité virtuelle est utilisée pour un entraînement cognitif en recréant des scènes complexes permettant aux athlètes de gérer une quantité importante d’informations dans leur champ visuel. Selon le professeur Labbé, lorsque le cerveau n’est pas surchargé, cela améliore la performance des athlètes. En s’appuyant sur la solution NeuroTracker développée par la PME montréalaise CogniSens, ils sont parvenus à recréer des situations de jeux dans lesquelles les athlètes peuvent suivre beaucoup d’informations dans leur champ visuel, et ce, sans utiliser une grande part de leurs ressources cognitives. En optimisant leur performance cognitive, les athlètes libèrent des ressources cognitives qui peuvent être allouées au contrôle moteur, améliorant ainsi leur performance dans le jeu et réduisant leur risque de blessure.

• Des avatars virtuels pour une marche intelligente

Le professeur Labbé et son équipe misent également sur les avancées en réalité virtuelle pour régler les déficits moteurs de longue durée, comme un problème de marche asymétrique chez les personnes qui ont subi un AVC. Pour démontrer la pertinence de cette technologie pour la réadaptation de ces personnes, ils utilisent des avatars virtuels. À l’aide de ces derniers, il est possible de manipuler la perception visuelle qu’ont les patients de leur propre corps afin de changer automatiquement leurs commandes motrices. Ainsi, il est possible d’apprendre au système nerveux du patient à mieux effectuer les mouvements de marche demandés. L’idée qui sous-tend cette recherche est de promouvoir une marche naturelle chez les patients en modifiant leur contrôle moteur.

Pour prouver que la réalité virtuelle peut contribuer à la réadaptation de la marche, le chercheur et son équipe étudient actuellement deux façons de moduler le mouvement des avatars :

• D’abord en diminuant graduellement le déficit. C’est-à-dire qu’ils modifient les paramètres de l’avatar de façon à ce que le patient se voie avec un meilleur mouvement. L’avatar a alors une démarche plus près de celle que le patient tente de produire que de celle qu’il est capable de produire, à ce stade de sa réadaptation.
• Puis en exagérant le déficit. Ainsi, voyant son déficit augmenter, le patient va tenter de le diminuer en fournissant plus d’efforts. L’avatar a alors une démarche plus asymétrique que celle du patient.

L’étude étant en cours, elle nécessitera la définition des meilleurs paramètres pour modifier l’avatar. Il pourrait s’agir du mouvement des jambes, de la longueur des pas et même de l’activité musculaire des patients. En outre, en collaboration avec l’Institut de réadaptation Gingras-Lindsay-de-Montréal (IRGLM), le chercheur entend mener des essais de preuve de concept afin de s’assurer que les résultats produits en laboratoire sont conformes à la réalité.

Les résultats de ces recherches mèneront au développement de nouvelles générations de systèmes de réalité virtuelle et augmentée pour améliorer la vie de gens atteints de maladies affectant la motricité.

Rachid Aissaoui | Améliorer la mobilité des personnes en fauteuil roulant grâce à la réalité virtuelle 

Le professeur Rachid Aissaoui, membre du Laboratoire de recherche en imagerie et orthopédie (LIO) de l’ÉTS et du CRCHUM, s’appuie sur les avancées en réalité virtuelle pour développer des technologies de pointe en santé. En particulier, il cherche à améliorer la mobilité des personnes en fauteuil roulant manuel ayant subi un AVC ou souffrant d’autres troubles ou pathologies, comme l’arthrose. En raison de désordres neurologiques ou de blessures médullaires importantes, certains patients se voient contraints d’utiliser un fauteuil roulant pour le reste de leur vie. Ils doivent être entraînés à réapprendre à adopter une posture adéquate pour la mobilité, et ce, sur une longue période. En général, la propulsion manuelle en fauteuil roulant est une tâche répétitive produite par des mouvements non naturels. Or, cette tâche engendre une dépense énergétique importante ainsi qu’un risque élevé de blessure à l’épaule, ce qui réduit grandement la capacité des usagers à accomplir leurs activités de la vie quotidienne.

• Un simulateur médical novateur

Pour analyser les problèmes majeurs en réadaptation des personnes en fauteuil roulant manuel, les intérêts de recherche actuels du professeur Aissaoui portent sur les blessés médullaires, c’est-à-dire les personnes ayant une lésion à la moelle épinière. Avec son équipe, il a développé un simulateur haptique révolutionnaire capable de capter les forces de l’individu pendant la propulsion et d’analyser en temps réel la façon dont il propulse son fauteuil roulant. Ultimement, cette recherche est entreprise dans l’optique d’optimiser la propulsion de manière à ce qu’elle soit faite avec moins d’effort contraignant pour l’épaule, et conséquemment, de diminuer la dépense énergétique.

Pour parvenir à cette fin, il a utilisé différents outils technologiques, notamment un casque de réalité virtuelle et différents types de capteurs. L’utilisation de la réalité virtuelle permet d’intégrer les individus dans un milieu mobile, comme un parc ou le couloir d’un édifice. Grâce à cet environnement immersif, les patients peuvent avoir un retour visuel semblable à celui du monde réel, afin de leur donner un meilleur contrôle des forces dont ils ont besoin pour se propulser. En outre, et pour mesurer différents paramètres en temps réel, ils ont eu recours à différents capteurs, notamment de mouvements articulaires, de l’activité musculaire ainsi que des forces de réaction sur les roues du fauteuil roulant. Ces différents capteurs ont été connectés à un logiciel qui permettait ainsi au chercheur et à son équipe de modifier l’orientation des forces au niveau des roues arrière du fauteuil roulant, afin de produire des synergies musculaires adaptées à chaque individu.

Les résultats de cette recherche ont été soumis à une preuve de concept. En collaboration avec l’Institut de réadaptation Gingras-Lindsay-de-Montréal, ce simulateur a été testé avec succès dans une étude clinique portant sur dix-huit blessés médullaires, dont seize hommes et deux femmes diagnostiqués complets ou incomplets, et dont l’âge moyen était de 42,4 ans et le poids moyen, de 77,4 kg.

Le chercheur et son équipe ont été capables de modifier efficacement les patrons de propulsion des fauteuils roulants. Les patients voyaient leurs capacités locomotrices immédiatement améliorées, leur permettant ainsi de propulser leur fauteuil roulant avec le moins d’effort possible. Cependant, ces tests effectués sur plusieurs heures nécessitent d’être conduits à nouveau dans un contexte clinique afin de démontrer l’effet persistant, c’est-à-dire à long terme, de l’utilisation du simulateur haptique. Cette prochaine étape, préalable à l’installation du simulateur dans un centre de réadaptation, sera réalisée en collaboration avec l’industrie.

• Du laboratoire aux applications cliniques

Selon le chercheur, ce simulateur pourrait devenir un outil clinique dans les centres de réadaptation, et ce, grâce à un transfert de connaissances. Toutefois, l’implication de ce milieu demanderait de relever certains défis associés au transfert technologique, notamment la formation continue du personnel clinicien, l’arrimage d’une telle formation avec les technologies de pointe et la lourdeur administrative pour l’homologation des instruments médicaux. D’ores et déjà, l’on peut conclure que les résultats de cette recherche permettront non seulement d’améliorer la qualité de vie des personnes à mobilité réduite, mais aussi leur participation à la vie socioéconomique.

Philippe Archambault | La réalité virtuelle pour une meilleure réadaptation et une rapide insertion sociale

Philippe Archambault, chercheur affilié au Centre de recherche interdisciplinaire en réadaptation du Montréal métropolitain (CRIR) et professeur à l’Université McGill, utilise la réalité virtuelle en réadaptation. Ses recherches s’attardent davantage à développer des environnements virtuels pour faciliter une interaction personne-environnement sécuritaire lors de la conduite d’un fauteuil roulant.

Il a conçu un simulateur en réalité virtuelle qui permet l’apprentissage et l’évaluation de l’utilisation d’un fauteuil roulant motorisé dans des environnements virtuels. Les scènes virtuelles créées se déroulent dans différents endroits de la vie quotidienne d’une personne, comme un centre commercial, une salle de bain ou un passage piéton. Pour parvenir à ces résultats, le chercheur a eu recours à différents dispositifs numériques, notamment des capteurs et des interfaces virtuelles en trois dimensions (3D). Des exercices d’apprentissage en fauteuil roulant virtuels ont été évalués auprès d’une clientèle adulte et diversifiée ayant différentes incapacités physiques, comme des personnes blessées médullaires ou atteintes de sclérose en plaques. Les résultats des tests effectués se sont révélés positifs : les personnes qui s’entraînent à l’aide du simulateur améliorent leurs habiletés de conduite avec un vrai fauteuil roulant. Cette technologie a été développée dans l’optique de favoriser la réinsertion socioéconomique rapide des personnes vivant avec une limitation fonctionnelle, et a l’avantage d’être peu coûteuse. En outre, elle peut être utilisée dans une clinique ou directement au domicile du patient. Le chercheur et son équipe poursuivent leurs recherches en vue d’adapter la technologie au fauteuil roulant manuel. Le prototype en cours de développement permettra de connecter automatiquement la propulsion exercée par l’utilisateur au fauteuil roulant virtuel. Au cours de l’entraînement, il sera à même de constater en temps réel ses erreurs face à des obstacles et d’apprendre à les contourner.

La réalité virtuelle et la réalité augmentée sont des technologies à fort potentiel dans lesquelles un nombre important d’acteurs montréalais se positionnent déjà. Exprimant bien le dynamisme de la créativité et de l’innovation de la métropole, leurs nombreuses applications touchent des domaines variés et pertinents de ses activités économiques. Qu’il s’agisse de la formation spécialisée, de la modernisation des secteurs traditionnels par le numérique, des outils de diagnostic ou de prévention en santé, les technologies présentées ici illustrent bien le savoir-faire de Montréal dans ce créneau émergent.

Parmi les plus importantes métropoles nord-américaines reconnues pour leur savoir-faire en hautes technologies, notamment en jeu vidéo et en effets visuels, Montréal est bien positionnée pour tirer davantage profit de la réalité virtuelle et de la réalité augmentée. Elle dispose d’une main-d’œuvre talentueuse et créative, d’un écosystème numérique florissant et d’une masse critique de chercheurs dans des domaines prisés comme le génie logiciel, l’intelligence artificielle et la reconnaissance des formes. Dans un contexte où l’innovation joue de plus en plus un rôle clé pour la compétitivité, il est essentiel de miser sur une diversité de leviers d’optimisation. Or, la réalité virtuelle et la réalité augmentée en sont un. Le prochain bulletin traitera du même sujet et présentera d’autres technologies qui témoignent bien du potentiel et de la diversité d’applications de celles-ci à Montréal.

RÉFÉRENCES UTILES