La traduction des langues est devenue un besoin essentiel pour la communication entre humains dans un monde où les possibilités de communication s'élargissent. La traduction automatique est une réponse à l'évolution de ce besoin.Plus récemment, la traduction automatique neuronale s'est imposée avec les grandes performances des systèmes neuronaux qui ouvrent une nouvelle aire de l'apprentissage automatique. Les systèmes neuronaux exploitent de grandes quantités de données pour apprendre à réaliser une tâche automatiquement. Dans le cadre de la traduction automatique, les quantités de données parfois importantes et nécessaires pour apprendre des systèmes performants ne sont pas toujours disponibles pour toutes les langues. L'utilisation de systèmes multilingues est une solution pour répondre à ce problème. Les systèmes de traduction automatique multilingues permettent de traduire plusieurs langues au sein d'un même système. Ils permettent aux langues disposant de peu de données d'être apprises aux côtés de langues disposant de plus de données, améliorant ainsi les performances du système de traduction. Cette thèse se concentre sur des approches de traduction automatique multilingues en vue d'améliorer les performances pour les langues disposant de peu de données. J'ai travaillé sur plusieurs approches de traduction multilingues reposant sur différentes techniques de transfert entre les langues. Les différentes approches proposées ainsi que des analyses complémentaires ont révélé l'impact des critères pertinents pour le transfert. Elles montrent aussi l'importance, parfois négligée, de l'équilibre des langues au sein d'approches multilingues.

La traduction automatique vise à traduire des documents d’une langue à une autre sans l’intervention humaine. Avec l’apparition des réseaux de neurones profonds (DNN), la traduction automatique neuronale(NMT) a commencé à dominer le domaine, atteignant l’état de l’art pour de nombreuses langues. NMT a également ravivé l’intérêt pour la traduction basée sur l’interlangue grâce à la manière dont elle place la tâche dans un cadre encodeur-décodeur en passant par des représentations latentes. Combiné avec la flexibilité architecturale des DNN, ce cadre a aussi ouvert une piste de recherche sur la multimodalité, ayant pour but d’enrichir les représentations latentes avec d’autres modalités telles que la vision ou la parole, par exemple. Cette thèse se concentre sur la traduction automatique multimodale(MMT) en intégrant la vision comme une modalité secondaire afin d’obtenir une meilleure compréhension du langage, ancrée de façon visuelle. J’ai travaillé spécifiquement avec un ensemble de données contenant des images et leurs descriptions traduites, où le contexte visuel peut être utile pour désambiguïser le sens des mots polysémiques, imputer des mots manquants ou déterminer le genre lors de la traduction vers une langue ayant du genre grammatical comme avec l’anglais vers le français. Je propose deux approches principales pour intégrer la modalité visuelle : (i) un mécanisme d’attention multimodal qui apprend à prendre en compte les représentations latentes des phrases sources ainsi que les caractéristiques visuelles convolutives, (ii) une méthode qui utilise des caractéristiques visuelles globales pour amorcer les encodeurs et les décodeurs récurrents. Grâce à une évaluation automatique et humaine réalisée sur plusieurs paires de langues, les approches proposées se sont montrées bénéfiques. Enfin,je montre qu’en supprimant certaines informations linguistiques à travers la dégradation systématique des phrases sources, la véritable force des deux méthodes émerge en imputant avec succès les noms et les couleurs manquants. Elles peuvent même traduire lorsque des morceaux de phrases sources sont entièrement supprimés.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'émergence de l'apprentissage profond et aborde la compréhension de la parole assimilée à l'extraction et à la représentation automatique du sens contenu dans les mots d'une phrase parlée. Nous étudions une tâche d'étiquetage en concepts sémantiques dans un contexte de dialogue oral évaluée sur le corpus français MEDIA. Depuis une dizaine d'années, les modèles neuronaux prennent l'ascendant dans de nombreuses tâches de traitement du langage naturel grâce à des avancées algorithmiques ou à la mise à disposition d'outils de calcul puissants comme les processeurs graphiques. De nombreux obstacles rendent la compréhension complexe, comme l'interprétation difficile des transcriptions automatiques de la parole étant donné que de nombreuses erreurs sont introduites par le processus de reconnaissance automatique en amont du module de compréhension. Nous présentons un état de l'art décrivant la compréhension de la parole puis les méthodes d'apprentissage automatique supervisé pour la résoudre en commençant par des systèmes classiques pour finir avec des techniques d'apprentissage profond. Les contributions sont ensuite exposées suivant trois axes. Premièrement, nous développons une architecture neuronale efficace consistant en un réseau récurent bidirectionnel encodeur-décodeur avec mécanisme d’attention. Puis nous abordons la gestion des erreurs de reconnaissance automatique et des solutions pour limiter leur impact sur nos performances. Enfin, nous envisageons une désambiguïsation de la tâche de compréhension permettant de rendre notre système plus performant.

La diversité des langues complexifie la tâche de communication entre les humains à travers les différentes cultures. La traduction automatique est un moyen rapide et peu coûteux pour simplifier la communication interculturelle. Récemment, laTraduction Automatique Neuronale (NMT) a atteint des résultats impressionnants. Cette thèse s'intéresse à la Traduction Automatique Neuronale Factorisé (FNMT) qui repose sur l'idée d'utiliser la morphologie et la décomposition grammaticale des mots (lemmes et facteurs linguistiques) dans la langue cible. Cette architecture aborde deux défis bien connus auxquelles les systèmes NMT font face. Premièrement, la limitation de la taille du vocabulaire cible, conséquence de la fonction softmax, qui nécessite un calcul coûteux à la couche de sortie du réseau neuronale, conduisant à un taux élevé de mots inconnus. Deuxièmement, le manque de données adéquates lorsque nous sommes confrontés à un domaine spécifique ou une langue morphologiquement riche. Avec l'architecture FNMT, toutes les inflexions des mots sont prises en compte et un vocabulaire plus grand est modélisé tout en gardant un coût de calcul similaire. De plus, de nouveaux mots non rencontrés dans les données d'entraînement peuvent être générés. Dans ce travail, j'ai développé différentes architectures FNMT en utilisant diverses dépendances entre les lemmes et les facteurs. En outre, j'ai amélioré la représentation de la langue source avec des facteurs. Le modèle FNMT est évalué sur différentes langues dont les plus riches morphologiquement. Les modèles à l'état de l'art, dont certains utilisant le Byte Pair Encoding (BPE) sont comparés avec le modèle FNMT en utilisant des données d'entraînement de petite et de grande taille. Nous avons constaté que les modèles utilisant les facteurs sont plus robustes aux conditions d'entraînement avec des faibles ressources. Le FNMT a été combiné avec des unités BPE permettant une amélioration par rapport au modèle FNMT entrainer avec des données volumineuses. Nous avons expérimenté avec dfférents domaines et nous avons montré des améliorations en utilisant les modèles FNMT. De plus, la justesse de la morphologie est mesurée à l'aide d'un ensemble de tests spéciaux montrant l'avantage de modéliser explicitement la morphologie de la cible. Notre travail montre les bienfaits de l'applicationde facteurs linguistiques dans le NMT.