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Distributional semantics has been revolutionized by neural-based word embeddings methods such as word2vec that made semantics models more accessible by providing fast, efficient and easy to use training methods. These dense representations of lexical units based on the unsupervised analysis of large corpora are more and more used in various types of applications. They are integrated as the input layer in deep learning models or they are used to draw qualitative conclusions in corpus linguistics. However, despite their popularity, there still exists no satisfying evaluation method for word embeddings that provides a global yet precise vision of the differences between models. In this PhD thesis, we propose a methodology to qualitatively evaluate word embeddings and provide a comprehensive study of models trained using word2vec. In the first part of this thesis, we give an overview of distributional semantics evolution and review the different methods that are currently used to evaluate word embeddings. We then identify the limits of the existing methods and propose to evaluate word embeddings using a different approach based on the variation of nearest neighbors. We experiment with the proposed method by evaluating models trained with different parameters or on different corpora. Because of the non-deterministic nature of neural-based methods, we acknowledge the limits of this approach and consider the problem of nearest neighbors instability in word embeddings models. Rather than avoiding this problem we embrace it and use it as a mean to better understand word embeddings. We show that the instability problem does not impact all words in the same way and that several linguistic features are correlated. This is a step towards a better understanding of vector-based semantic models., La sémantique distributionnelle a récemment connu de grandes avancées avec l’arrivée des plongements de mots (word embeddings) basés sur des méthodes neuronales qui ont rendu les modèles sémantiques plus accessibles en fournissant des méthodes d’entraînement rapides, efficaces et faciles à utiliser. Ces représentations denses d’unités lexicales basées sur l’analyse non supervisée de gros corpus sont de plus en plus utilisées dans diverses applications. Elles sont intégrées en tant que première couche dans les modèles d’apprentissage profond et sont également utilisées pour faire de l’observation qualitative en linguistique de corpus. Cependant, malgré leur popularité, il n’existe toujours pas de méthode d’évaluation des plongements de mots qui donne à la fois une vision globale et précise des différences existant entre plusieurs modèles.Dans cette thèse, nous proposons une méthodologie pour évaluer les plongements de mots. Nous fournissons également une étude détaillée des modèles entraînés avec la méthode word2vec.Dans la première partie de cette thèse, nous donnons un aperçu de l’évolution de la sémantique distributionnelle et passons en revue les différentes méthodes utilisées pour évaluer les plongements de mots. Par la suite, nous identifions les limites de ces méthodes et proposons de comparer les plongements de mots en utilisant une approche basée sur les voisins sémantiques. Nous expérimentons avec cette approche sur des modèles entrainés avec différents paramètres ou sur différents corpus. Étant donné la nature non déterministe des méthodes neuronales, nous reconnaissons les limites de cette approche et nous concentrons par la suite sur le problème de l’instabilité des voisins sémantiques dans les modèles de plongement de mots. Plutôt que d’éviter ce problème, nous choisissons de l’utiliser comme indice pour mieux comprendre les plongements de mots. Nous montrons que le problème d’instabilité n’affecte pas tous les mots de la même manière et que plus plusieurs traits linguistiques permettent d’expliquer une partie de ce phénomène. Ceci constitue un pas vers une meilleure compréhension du fonctionnement des modèles sémantiques vectoriels.

Distributional semantics has been revolutionized by neural-based word embeddings methods such as word2vec that made semantics models more accessible by providing fast, efficient and easy to use training methods. These dense representations of lexical units based on the unsupervised analysis of large corpora are more and more used in various types of applications. They are integrated as the input layer in deep learning models or they are used to draw qualitative conclusions in corpus linguistics. However, despite their popularity, there still exists no satisfying evaluation method for word embeddings that provides a global yet precise vision of the differences between models. In this PhD thesis, we propose a methodology to qualitatively evaluate word embeddings and provide a comprehensive study of models trained using word2vec. In the first part of this thesis, we give an overview of distributional semantics evolution and review the different methods that are currently used to evaluate word embeddings. We then identify the limits of the existing methods and propose to evaluate word embeddings using a different approach based on the variation of nearest neighbors. We experiment with the proposed method by evaluating models trained with different parameters or on different corpora. Because of the non-deterministic nature of neural-based methods, we acknowledge the limits of this approach and consider the problem of nearest neighbors instability in word embeddings models. Rather than avoiding this problem we embrace it and use it as a mean to better understand word embeddings. We show that the instability problem does not impact all words in the same way and that several linguistic features are correlated. This is a step towards a better understanding of vector-based semantic models., La sémantique distributionnelle a récemment connu de grandes avancées avec l’arrivée des plongements de mots (word embeddings) basés sur des méthodes neuronales qui ont rendu les modèles sémantiques plus accessibles en fournissant des méthodes d’entraînement rapides, efficaces et faciles à utiliser. Ces représentations denses d’unités lexicales basées sur l’analyse non supervisée de gros corpus sont de plus en plus utilisées dans diverses applications. Elles sont intégrées en tant que première couche dans les modèles d’apprentissage profond et sont également utilisées pour faire de l’observation qualitative en linguistique de corpus. Cependant, malgré leur popularité, il n’existe toujours pas de méthode d’évaluation des plongements de mots qui donne à la fois une vision globale et précise des différences existant entre plusieurs modèles.Dans cette thèse, nous proposons une méthodologie pour évaluer les plongements de mots. Nous fournissons également une étude détaillée des modèles entraînés avec la méthode word2vec.Dans la première partie de cette thèse, nous donnons un aperçu de l’évolution de la sémantique distributionnelle et passons en revue les différentes méthodes utilisées pour évaluer les plongements de mots. Par la suite, nous identifions les limites de ces méthodes et proposons de comparer les plongements de mots en utilisant une approche basée sur les voisins sémantiques. Nous expérimentons avec cette approche sur des modèles entrainés avec différents paramètres ou sur différents corpus. Étant donné la nature non déterministe des méthodes neuronales, nous reconnaissons les limites de cette approche et nous concentrons par la suite sur le problème de l’instabilité des voisins sémantiques dans les modèles de plongement de mots. Plutôt que d’éviter ce problème, nous choisissons de l’utiliser comme indice pour mieux comprendre les plongements de mots. Nous montrons que le problème d’instabilité n’affecte pas tous les mots de la même manière et que plus plusieurs traits linguistiques permettent d’expliquer une partie de ce phénomène. Ceci constitue un pas vers une meilleure compréhension du fonctionnement des modèles sémantiques vectoriels.

Distributional semantic models trained using neural networks techniques yield different models even when using the same parameters. We describe a series of experiments where we examine the instability of word embeddings both from a global and local perspective for several models trained with the same parameters. We measured the global variation for models trained on three different corpora. This variation is estimated to about 17% for the 25 nearest neighbours of a target word. We also identified and described local zones of stability and instability in the semantic space., Les modèles vectoriels de sémantique distributionnelle (ou word embeddings), notamment ceux produits par les méthodes neuronales, posent des questions de reproductibilité et donnent des repré-sentations différentes à chaque utilisation, même sans modifier leurs paramètres. Nous présentons ici un ensemble d'expérimentations permettant de mesurer cette instabilité, à la fois globalement et localement. Globalement, nous avons mesuré le taux de variation du voisinage des mots sur trois corpus différents, qui est estimé autour de 17% pour les 25 plus proches voisins d'un mot. Localement, nous avons identifié et caractérisé certaines zones de l'espace sémantique qui montrent une relative stabilité, ainsi que des cas de grande instabilité