Éviter les collisions: l'inconscient au travail

Comment notre cerveau empêche inconsciemment les collisions

La collision près de trois avions cette semaine à l'aéroport national de Washington illustre la complexité des systèmes anticollision. Une collision désastreuse entre trois avions transportant 192 passagers a été évitée de justesse par un contrôleur de la circulation aérienne avec seulement 1650 yards de séparation restant entre les avions qui criaient l'un vers l'autre à une vitesse combinée de 436 MPH. Ce quasi-désastre met en évidence quelque chose qu'on oublie facilement de notre inconscient: comment notre cerveau surveille constamment notre environnement automatiquement et agit pour empêcher la collision alors que nous nous entrecoupons sans effort à travers des foules de piétons et contournez les obstacles sur notre chemin sans y penser.

Nous connaissons tous l'expérience d'approcher une autre personne et au lieu de nous croiser gracieusement, vous bougez brusquement tous deux dans la même direction, vous mettant en collision. Immédiatement, vous tournez dans l'autre sens, mais la personne qui approche approche la même esquive et vous arrivez à une fraction de seconde de collision frontale. Vous arrêtez tous les deux instantanément, libérant un petit rire.

Nous rions pour deux raisons: de tels dilemmes de navigation et quasi-accidents sont rares, et deuxièmement, tous ces comportements et manoeuvres sont effectués inconsciemment. C'est amusant parce que vous êtes tous les deux spectateurs.

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Mais comment? L'évitement des collisions est un problème extrêmement difficile. Des systèmes énormément complexes, des mécanismes de communication sophistiqués et une stricte adhérence aux protocoles standards protègent contre les collisions dans tout système de transport. Pourtant, en se promenant librement, il n'y a pas de règles de route pour éviter les collisions. Si nous suivions une règle de stéréotype pour négocier en toute sécurité le passage d'un autre piéton à pied, disons toujours passer à droite, par exemple, il n'y aurait pas de problème, mais il n'y a pas de telles règles. Vous et la personne qui vous approche êtes libres de vous croiser soit à droite, soit à gauche. Il n'y a aucune obligation de communiquer ou de négocier votre préférence. Si on le laisse au hasard, cela semble se terminer dans des collisions proches de 50% du temps, mais en fait, les collisions entre personnes sont rares. Comment cela peut-il être expliqué? Est-ce que chaque personne lit d'une façon ou d'une autre l'esprit de l'autre et sait par quel chemin passer? Sans la moindre pensée consciente, notre système de guidage cérébral caché résout ce problème instantanément et constamment afin que vous soyez libre d'engager votre esprit conscient dans d'autres domaines. Les chercheurs Anne-Helene Oliver et ses collègues de l'Université de Rennes en France se sont demandés comment cela était possible, et ils ont conçu une expérience pour découvrir le secret.

L'expérience qu'ils ont conçue modèle la situation où deux personnes marchant sur un trottoir mais cachés l'un à l'autre au coin d'un bâtiment découvrent soudainement que leurs chemins se croisent à 90 degrés quand ils émergent derrière le coin, menaçant une collision T-bone. Lorsque cela se produit, au moins une personne doit détourner son chemin ou modifier son allure pour permettre à l'autre de traverser devant ou derrière l'autre. Cette situation de collision à une intersection aveugle a été reproduite au laboratoire en utilisant un mur pour obscurcir les deux sujets alors qu'ils s'approchaient à leur insu. Cela a permis aux enquêteurs de déterminer avec précision combien de temps les sujets devaient éviter une collision après s'être vu surgir derrière le mur et filmer les actions évasives de chacun.

Leur première découverte, publiée dans le dernier numéro de Gait and Posture , a confirmé ce que les recherches antérieures avaient montré: que les gens utilisent une stratégie différente pour éviter les collisions selon que l'obstacle est un objet inanimé ou un être humain. Si l'obstacle à éviter est un objet inanimé, qu'il soit stationnaire ou mobile, nous dévions simplement notre trajectoire (et notre vitesse) vers une nouvelle trajectoire pour éviter de nous heurter en toute sécurité. Si l'objet à venir est une personne, cependant, cette stratégie n'est pas utilisée, simplement parce que l'autre personne peut soudainement changer et se déplacer dans n'importe quelle direction – accélérer, ralentir, arrêter, avancer à droite ou à gauche. L'approche «Diriger une trajectoire sûre» est la stratégie que nous utilisons en conduisant une voiture pour éviter un chien-écureuil sur la route, et nous savons tous à quel point cela peut finir.

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Après avoir analysé des séquences vidéo de sujets évitant les collisions dans leurs expériences, tracées toutes les données et les réduisant en équations mathématiques, les chercheurs ont trouvé une variable mathématique qui permettrait de prédire avec précision les manœuvres d'évitement des collisions. Ce n'est pas une variable propre au comportement de l'un ou l'autre piéton, comme un changement de vitesse ou de direction, mais un facteur qui combine les actions des deux – une interaction réciproque des deux personnes – signifie la distance prédite (MPD). C'est la distance anticipée de séparation entre les deux personnes à l'endroit où leurs trajectoires actuelles les amèneraient à se croiser. Si cette distance d'espacement prédite est inférieure à un mètre, les deux sujets ont modifié leur trajectoire de manière à augmenter la distance de séparation prévue à l'intersection à un mètre ou plus. Si la MPD était supérieure à 1 mètre, aucune des deux personnes n'a modifié sa foulée ou sa direction.

Les chercheurs ont découvert que cet évitement de collision entre les piétons était réalisé en trois phases: une phase d'observation, une phase de réaction et une phase de régulation. Les manœuvres de guidage mutuel au cours de ces phases sont exécutées en secondes ou en fractions de seconde. La phase d'observation commence lorsque les deux marcheurs se voient pour la première fois, et se rendant compte qu'ils sont sur une trajectoire de collision (MPD inférieure à 1 m), commencent l'action évasive. Cette phase d'observation est seulement 1/3 de seconde, remarquablement rapide considérant toute la conscience de la situation et le calcul subconscient, l'analyse, et la prise de décision qui doit être déclenchée. Ensuite, les marcheurs commencent les manœuvres pour réduire de manière coordonnée le MPD si nécessaire, une période de seulement 3 secondes. Dans la phase de régulation finale, les deux marcheurs affinent leurs trajectoires et leur vitesse pour leur permettre de se croiser encore plus près que la distance minimale de 1 m à l'instant où ils passent. Cet ajustement intervient dans les dernières 0,8 secondes avant le point de passage. C'est à peu près le temps qu'il faut pour faire une foulée. Les deux marcheurs peuvent maintenant permettre à la distance de dégagement de se resserrer car le problème d'évitement de collision a été résolu et la trajectoire de l'autre personne ne peut plus changer dans l'instant final avant de passer.

Jamais, dans aucune des interactions potentiellement désastreuses mises en scène, les expériences n'ont abouti à une collision. Nous sommes sacrément bons à cela. Nous calculons inconsciemment quelle sera la distance future de séparation à un point d'intersection éloigné entre nous et l'autre piéton, et si cette valeur ne correspond pas à notre distance de sécurité minimale de 1 mètre – environ la distance d'une foulée – les deux marcheurs entrent mutuellement dans une série de corrections de trajectoire jusqu'à ce que les deux ordinateurs de bord calculent que le résultat sera de 1 m de dégagement; nous nous en tenons à ce cours, et nous passons.

Référence:

Oliver, Marin, Cretual et Pettre (2012) Distance minimale prévue: Une métrique commune pour éviter les collisions lors d'interactions par paires entre marcheurs. Démarche et Posture 336: 399-404.