Prédiction de mots adaptative pour l'aide à la communication pour personnes handicapées

Adaptive word prediction and its application in an assistive communication system

• Auteur / Autrice : Tonio Wandmacher
• Direction : Jean-Yves Antoine, Uwe Mönnich
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 22/10/2008
• Etablissement(s) : Tours en cotutelle avec Eberhard-Karls-Universität (Tübingen, Allemagne)
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Santé, sciences, technologies (Tours)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire d'Informatique Fondamentale et Appliquée de Tours (2012-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École polytechnique universitaire (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Bechet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Béatrice Daille, Stefan Langer, Denis Maurel, Detmar Meurers, Uwe Monnich

Mots clés

Mots clés contrôlés

Prédiction (logique)

Ordinateurs et handicapés

Services aux handicapés

Handicapés -- Protection, assistance, etc.

Prédiction (psychologie)

Interfaces utilisateur (informatique)

Contexte (linguistique)

Linguistique -- Informatique

Mots clés libres

Analyse sémantique latente (LSA)

Système d'aide à la communication

Modelisation du langage

Prédiction de mots

Résumé

Ce travail étudie les capacités de méthodes d’adaptation pour la prédiction de mots. Le premier groupe de méthodes traite de l’adaptation aux préférences lexicales et syntaxiques de l’utilisateur d’un système de communication assistée. Au sein de ce groupe de méthodes, nous avons étudié le modèle cache, le lexique auto-adaptatif et le modèle d’utilisateur dynamique (MUD), intégrant toute saisie de l’utilisateur. Le deuxième groupe de méthodes rassemble des approches qui ont pour objectif d’exploiter le contexte sémantique. Dans ce contexte, nous avons en particulier étudié l’Analyse Sémantique Latente (LSA), un modèle vectoriel qui se base sur les propriétés distributionnelles. Dans la dernière partie nous présentons un système d’aide à la communication, dans lequel nous avons implémenté les méthodes d’adaptation. Après une description de l’interface utilisateur nous avons exposé quelques expériences réalisées avec ce système, qui est utilisé dans un centre de rééducation fonctionnelle.

Die vorliegende Arbeit untersucht die Kapazitäten adaptiver Methoden für die Wortprädiktion, einer zentralen Strategie im Kontext der unterstützenden Kommunikation (UK) für sprach- und bewegungsbehinderte Menschen. Zunächst wird eine allgemeine Einführung in die Forschungsgebiete der UK einerseits und derWortprädiktion andererseits gegeben. Dabei wird insbesondere Bezug genommen auf stochastische Sprachmodelle, welche sich für die Prädiktion als sehr geeignet erwiesen haben. Die Untersuchung adaptiver Methoden erfolgt daraufhin entlang zweier Achsen: In einem ersten Abschnitt werden die Verfahren betrachtet, welche die Adaption an die spezifische Lexik und Syntax des Benutzers eines UK-Systems erlauben. Dabei werden insbesondere das sogenannte Cache-Modell, ein selbstlernendes Benutzerlexikon sowie das dynamische Benutzermodell (dynamic user model, DUM) diskutiert. Auf der zweiten Achse werden nun Modelle untersucht, welche auf eine Adaption der Wortprädiktion an den semantischen bzw. topikalischen Kontext abzielen. Hier rückt vor allem eine Methode in den Mittelpunkt: die Latent-Semantische Analyse (LSA), ein vektorraumbasiertes Verfahren, welches semantische Ähnlichkeit durch distributionelle Eigenschaften lexikalischer Einheiten etabliert. Als schwierig erweist sich jedoch die Integration der LSA-basierten semantischen Information in das allgemeine Prädiktionsmodell, weshalb hier verschiedene Integrationsmöglichkeiten untersucht werden. Im letzten Teil dieser Arbeit wird ein UK-System vorgestellt, welches die erfolgreichsten der zuvor betrachteten Adaptionsverfahren implementiert. Nach einer Präsentation der verschiedenen kommunikationsfördernden Komponenten wird von der Anwendung dieses Systems berichtet, welches seit mehreren Jahren in einem Rehabilitationszentrum eingesetzt wird.

This thesis investigates the capacities of adaptive methods for word prediction. We present and evaluate several adaptation methods: First, we consider strategies enabling to adapt to the lexical and syntactic preferences of the user of an AAC system. Here we investigate the cache model, an auto-adaptive user lexicon and the dynamic user model (DUM), which integrates every input of the user. The second class of methods aims to adapt to the semantic context. Here we focus in particular on Latent Semantic Analysis (LSA), a vectorial model establishing semantic similarity from distributional properties. In the last part an assistive communication system is presented that implements the previously investigated adaptation methods. After a description of the user interface we report results from the application of this system in a rehabilitation center.