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Lois de Fitts et de Hick, temps de réaction

Le temps de réaction

Le temps de réaction (TR) est l'intervalle entre l'apparition d'un stimulus imprévisible et le début de la réponse (début du mouvement ou de l'EMG). Le temps de mouvement (TM) va du début à la fin du geste ; le temps de réponse est leur somme. Le TR simple (un stimulus, une réponse) est d'environ 200-250 ms pour la vision (213 à 231 ms mesurés chez des adultes de 18 à 65 ans, Woods et al., 2015) et plus court pour l'audition, de quelques dizaines de millisecondes selon les études (valeur exacte à vérifier : elle dépend beaucoup du dispositif de mesure) ; ces valeurs varient selon l'intensité, l'état d'éveil et l'âge (environ +0,55 ms par année d'âge dans cette étude). En athlétisme, avec le système d'information de départ certifié, un TR inférieur à 100 ms (0,100 s) est signalé comme faux départ : on suppose que l'athlète a anticipé le signal (règlement de World Athletics, Livre C, numérotation de la règle à vérifier dans l'édition en vigueur). Ce seuil est discuté : des travaux évoquent des réactions auditives simples jusqu'à environ 80 ms, d'autres estiment que les plus rapides ne descendent pas sous 109 ms (hommes) et 121 ms (femmes) aux Jeux de Pékin 2008 (Lipps et al., 2011).

On distingue le TR simple, le TR de discrimination et le TR de choix, de plus en plus long. Le TR peut être fractionné par EMG en temps prémoteur (traitement central) et temps moteur (de l'EMG au mouvement).

Loi de Hick-Hyman

Le TR de choix augmente avec l'incertitude : TR = a + b · log₂(n) pour n alternatives équiprobables (Hick, 1952 ; Hyman, 1953). Hick a initialement écrit log₂(n + 1), le « +1 » traduisant l'incertitude sur le fait même qu'un stimulus apparaisse ; la forme log₂(n) est la plus courante dans les manuels. Le paramètre b, de l'ordre de 100 à 200 ms par bit dans les tâches classiques (ordre de grandeur, très dépendant de la tâche), mesure le coût du traitement d'un bit d'information. Hyman généralise avec l'information H (en bits), qui tient compte des probabilités : le TR diminue si une alternative est plus probable. Exemple : un défenseur qui doit lire 4 attaques possibles réagit plus lentement qu'à 2, d'environ b ms.

Loi de Fitts

Fitts (1954) décrit le compromis vitesse-précision d'un mouvement dirigé vers une cible : TM = a + b · ID, avec l'indice de difficulté ID = log₂(2D / W) (formulation initiale) ou log₂(D / W + 1) (formulation de Shannon, défendue par MacKenzie (1989), qui montre qu'elle ajuste mieux les données de Fitts et ne peut pas devenir négative ; elle est largement utilisée en interaction homme-machine, y compris dans les normes ISO d'évaluation des dispositifs de pointage, à vérifier pour la partie en vigueur), où D est la distance à la cible et W sa largeur. Avec la formule initiale, doubler la distance ou diviser la largeur par deux ajoute exactement un bit, donc un temps constant b (approximativement pour la formule de Shannon, dès que D/W est grand). Le débit est ID/TM (bits/s). Applications : conception d'interfaces, placement de cibles au tir, gestes de précision.

Pour s'entraîner

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Calculateurs liés

• Loi de Fitts : indice de difficulté et temps de mouvement
• Loi de Hick-Hyman : temps de réaction de choix
• Temps de réaction total et distance parcourue par un objet
• Vitesse de conduction nerveuse

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