L'ETH développe une application de réalité augmentée pour les dentistes

Les manuels scolaires sont souvent difficiles d'accès en raison de la densité des informations qu'ils contiennent et ont un effet dissuasif. L'application AR Osteoclasts, en revanche, facilite l'apprentissage. L'application, programmée par le développeur de jeux Jascha Grübel du Game Technology Center de l'ETH en collaboration avec Bernd Stadlinger, directeur de la clinique de chirurgie orale du Centre de médecine dentaire de Zurich et membre du Centre AI de l'ETH, permet aux futurs dentistes de se familiariser de manière ludique avec les processus de remodelage osseux.

En pointant la caméra de leur tablette ou de leur smartphone sur une image spécifique du livre Communication des cellules, les étudiants atterrissent sur la surface d'un os à côté d'un vaisseau sanguin. Dans ce microcosme agrandi 600 fois, les joueurs contrôlent des processus biologiques et biochimiques qui, sinon, se déroulent automatiquement. Chacun des six chapitres du jeu est introduit par une voix qui explique aux étudiants les tenants et aboutissants de la dégradation osseuse ainsi que le rôle qu'ils ont à jouer.

Grübel, le développeur principal, a lui aussi dû commencer par se familiariser avec le sujet : "J'ai regardé des films éducatifs et j'ai résumé dans une carte mentale toutes les cellules impliquées, leurs tâches, leurs actions et leurs interactions". Comme les processus se déroulent automatiquement dans le corps, il a dû décider quels éléments de ces processus seraient repris par l'homme dans le jeu. "Par exemple, lorsque le joueur tape sur l'écran, l'ostéoclaste envoie des messagers pour attirer les cellules souches, qui se transforment en ostéoblastes, lesquels réparent l'os", explique Grübel.

Parfois, les joueurs reçoivent également des aides symboliques : Dans le chapitre trois, ils contrôlent deux robinets - l'un pour l'acide chlorhydrique et l'autre pour les enzymes - et, avec la bonne quantité des deux substances, ils peuvent dissoudre l'os. Grübel programme de tels mécanismes de jeu sur Unity - une plateforme sur laquelle on développe des jeux. "Pour un jeu, le temps doit aussi se déplacer dans l'ordinateur et définir la prochaine étape du déroulement du jeu", explique Grübel. "Unity fournit déjà cet arrière-plan, ainsi que, par exemple, les lois physiques qui doivent s'appliquer dans le jeu". Car en fin de compte, tous les mécanismes du jeu sont des calculs mathématiques, poursuit Grübel.

Trouver l'équilibre entre le jeu, la science et l'éducation est décrit par Fabio Zünd, directeur du GTC, comme un défi particulier : "Un jeu doit être amusant et motivant. Pour cela, nous devons simplifier les processus biologiques sans les dénaturer". Cela a exigé un échange intensif entre les concepteurs du jeu et les dentistes, les chercheurs et les collaborateurs de la maison d'édition. "Certains mouvements du jeu rappelaient aux chercheurs des modèles de connaissances dépassés. Nous avons donc dû trouver ensemble comment représenter de manière pertinente la compréhension actuelle", explique Grübel.

Un autre défi était de s'assurer que l'application fonctionne sur le plus grand nombre d'appareils possible : "Au GTC, nous nous consacrons généralement à des prototypes de recherche - c'est-à-dire qu'ils ne fonctionnent que sur un seul appareil, mais peuvent faire des choses folles", explique Zünd. En revanche, pour AR Osteoclasts, il s'agit d'un produit dans les appstores qui doit atteindre le plus grand nombre de personnes possible. C'est pourquoi les développeurs ont dû limiter la technique utilisée dans AR Osteoclasts afin que l'application fonctionne également sur des appareils plus anciens. L'artiste numérique Violaine Fayolle a calculé le modèle 3D détaillé de l'os sur lequel se trouve le joueur de manière à ce que les appareils ne chauffent pas lors de la représentation du jeu. Le modèle 3D provient du producteur de films médicaux interActive Systems, qui a participé au développement de l'application aux côtés de l'éditeur.

Une étude d'accompagnement est en cours pour déterminer dans quelle mesure les étudiants sont plus motivés ou apprennent mieux grâce à l'application. Les deux informaticiens voient toutefois dans les jeux un grand potentiel pédagogique. "On peut transmettre beaucoup de choses avec les jeux, mais il est difficile de savoir ce que l'on transmet. Nous avons besoin de davantage de résultats issus des sciences de l'apprentissage", déclare Grübel.