Apprentissage de représentation en continu pour la langue écrite et parlée

Continual Representation Learning in Written and Spoken Language

• Auteur / Autrice : Juan Manuel Coria
• Direction : Sophie Rosset, Hervé Bredin, Sahar Ghannay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 05/04/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire interdisciplinaire des sciences du numérique (Orsay, Essonne ; 2021-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Informatique et sciences du numérique (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Slim Essid
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Richard Dufour, Corinne Fredouille, Géraldine Damnati, Benoît Favre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Richard Dufour, Corinne Fredouille

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement automatique de la parole

Traitement automatique du langage naturel

Apprentissage automatique

Apprentissage profond

Mots clés libres

Apprentissage en continu

Apprentissage automatique

Apprentissage de représentation

Traitement de la langue

Traitement de la parole

Continual learning

Lifelong learning

Representation learning

Machine learning

Speech processing

Natural language processing

Résumé

L'apprentissage automatique a récemment connu des avancées majeures, mais les modèles actuels sont généralement entraînés une fois sur une tâche cible et leurs paramètres sont rarement révisés.Ce problème affecte les performances après la mise en production car les spécifications des tâches et les données peuvent évoluer avec le temps.Pour résoudre ce problème, l'apprentissage continu propose un entraînement au fil du temps, à mesure que de nouvelles données sont disponibles.Cependant, les modèles entraînés de cette manière souffrent d'une perte de performance sur les exemples déjà vus, un phénomène appelé oubli catastrophique.De nombreuses études ont proposé différentes stratégies pour prévenir l'oubli, mais elles s'appuient souvent sur des données étiquetées rarement disponibles en pratique. Dans cette thèse, nous étudions l'apprentissage continu pour la langue écrite et parlée.Notre objectif est de concevoir des systèmes autonomes et auto-apprenants capables d'exploiter les données disponibles sur le terrain pour s'adapter aux nouveaux environnements.Contrairement aux travaux récents sur l'apprentissage de représentations à usage général, nous proposons d'exploiter des représentations adaptées à une tâche cible.En effet, ces dernières pourraient être plus faciles à interpréter et à exploiter par des méthodes non supervisés et plus robustes à l'oubli, comme le clustering. Dans ce travail, nous améliorons notre compréhension de l'apprentissage continu dans plusieurs contextes.Nous montrons que les représentations spécifiques à une tâche permettent un apprentissage continu efficace à faibles ressources, et que les prédictions d'un modèle peuvent être exploitées pour l'auto-apprentissage.

Although machine learning has recently witnessed major breakthroughs, today's models are mostly trained once on a target task and then deployed, rarely (if ever) revisiting their parameters.This problem affects performance after deployment, as task specifications and data may evolve with user needs and distribution shifts.To solve this, continual learning proposes to train models over time as new data becomes available.However, models trained in this way suffer from significant performance loss on previously seen examples, a phenomenon called catastrophic forgetting.Although many studies have proposed different strategies to prevent forgetting, they often rely on labeled data, which is rarely available in practice. In this thesis, we study continual learning for written and spoken language.Our main goal is to design autonomous and self-learning systems able to leverage scarce on-the-job data to adapt to the new environments they are deployed in.Contrary to recent work on learning general-purpose representations (or embeddings), we propose to leverage representations that are tailored to a downstream task.We believe the latter may be easier to interpret and exploit by unsupervised training algorithms like clustering, that are less prone to forgetting. Throughout our work, we improve our understanding of continual learning in a variety of settings, such as the adaptation of a language model to new languages for sequence labeling tasks, or even the adaptation to a live conversation in the context of speaker diarization.We show that task-specific representations allow for effective low-resource continual learning, and that a model's own predictions can be exploited for full self-learning.