In the presented work we investigate factored models for machine translation. We provide a thorough theoretical description of this machine translation paradigm. We describe a method for evaluating the complexity of factored models and verify its usefulness in practice. We present a software tool for automatic creation of machine translation experiments and search in the space of possible configurations. In the experimental part of the work we verify our analyses and give some insight into the potential of factored systems. We indicate some of the possible directions that lead to improvement in translation quality, however we conclude that it is not possible to explore these options in a fully automatic way.

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. / Communication between humans across the lands is difficult due to the diversity of languages. Machine translation is a quick and cheap way to make translation accessible to everyone. Recently, Neural Machine Translation (NMT) has achievedimpressive results. This thesis is focus on the Factored Neural Machine Translation (FNMT) approach which is founded on the idea of using the morphological and grammatical decomposition of the words (lemmas and linguistic factors) in the target language. This architecture addresses two well-known challenges occurring in NMT. Firstly, the limitation on the target vocabulary size which is a consequence of the computationally expensive softmax function at the output layer of the network, leading to a high rate of unknown words. Secondly, data sparsity which is arising when we face a specific domain or a morphologically rich language. With FNMT, all the inflections of the words are supported and larger vocabulary is modelled with similar computational cost. Moreover, new words not included in the training dataset can be generated. In this work, I developed different FNMT architectures using various dependencies between lemmas and factors. In addition, I enhanced the source language side also with factors. The FNMT model is evaluated on various languages including morphologically rich ones. State of the art models, some using Byte Pair Encoding (BPE) are compared to the FNMT model using small and big training datasets. We found out that factored models are more robust in low resource conditions. FNMT has been combined with BPE units performing better than pure FNMT model when trained with big data. We experimented with different domains obtaining improvements with the FNMT models. Furthermore, the morphology of the translations is measured using a special test suite showing the importance of explicitly modeling the target morphology. Our work shows the benefits of applying linguistic factors in NMT.

Un premier objectif de cette thèse est la constitution de ressources linguistiques pour un système de traduction automatique statistique factorisée français - roumain. Un deuxième objectif est l’étude de l’impact des informations linguistiques exploitées dans le processus d’alignement lexical et de traduction. Cette étude est motivée, d’une part, par le manque de systèmes de traduction automatique pour la paire de langues étudiées et, d’autre part, par le nombre important d’erreurs générées par les systèmes de traduction automatique actuels. Les ressources linguistiques requises par ce système sont des corpus parallèles alignés au niveau propositionnel et lexical. Ces corpus sont également segmentés lexicalement, lemmatisés et étiquetés au niveau morphosyntaxique. / Our first aim is to build linguistic resources for a French - Romanian factored phrase - based statistical machine translation system. Our second aim is to study the impact of exploited linguistic information in the lexical alignment and translation process. On the one hand, this study is motivated by the lack of such systems for the studied languages. On the other hand, it is motivated by the high number of errors provided by the current machine translation systems. The linguistic resources required by the system are tokenized, lemmatized, tagged, word, and sentence - aligned parallel corpora.