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Équipe CHArt - Cognition Humaine et Artificielle et École Pratique des Hautes Études

Évaluations automatiques des émotions et

sentiments, mémoire sémantique et compréhension de texte : expérimentations et simulations T

HÈSE

POUR OBTENIR LE GRADE DE

D OCTEUR DE L"ÉCOLE PRATIQUE DES HAUTES ÉTUDES

FORMATION DOCTORALE : PSYCHOLOGIE

PRÉSENTÉE ET SOUTENUE PUBLIQUEMENT PAR

Nicolas LEVEAU

Lundi 11 juillet 2011

Directeur de thèse :

Mme Sandra JHEAN-LAROSE, Professeur, Université d"Orléans

Jury :

Rapporteurs :

M. Yves BESTGEN, Professeur, Université Catholique de Louvain, Belgique M. Yves CORSON, Professeur, Université de Nantes M. Bruno LECOUTRE, Directeur de Recherche CNRS, Université de Rouen M. Guy TIBERGHIEN, Professeur, Institut des sciences cognitives, Lyon M. Charles TIJUS, Professeur, Université de Paris VIII 2 3

Remerciements

L"aventure de la thèse reste une expérience singulière, et emprunte d"un champ

émotionnel d"une large richesse. Le doute, la frustration, la colère, la dépression, mais

également la joie, la satisfaction, et l"exaltation ont jalonné ces années de travail académique.

L"usage du pudique " Nous » dans ce manuscrit va au delà des simples exigences stylistiques. C"est un " Nous » pluriel, où s"inscrivent de nombreuses singularités. Mes premiers remerciements vont à Sandra JHEAN-LAROSE pour ses conseils avisés, pour son sens critique devant les nombreuses orientations que mon travail pouvait

prendre. Diriger une thèse revient à donner une direction, s"écarter des voies secondaires et

approfondir les champs théoriques pertinents. Je ne peux que reconnaitre la subtile habileté

avec laquelle elle m"a soutenu dans ce sens. Diriger une thèse revient également à gérer les

ressources cognitives du doctorant entravées par une intelligence émotionnelle défaillante :

renforcer les succès, minimiser les échecs, effacer les innombrables doutes. Là encore, elle a

toujours été présente pour me soutenir dans ce sens. Diriger une thèse, c"est également

prendre en compte les exigences alimentaires impliquées par un travail au long cours, en m"associant notamment au projet DoXa, ou en me recommandant les postes d"ATER de la région parisienne. Je tiens également à remercier Guy DENHIERE, son érudition et son acuité scientifiques ont apporté une part importante de la consistance de ce travail. Contradicteur de haut niveau, critique systématique de mes positions, nos discussions parfois véhémentes ont souvent conduit à apporter de la précision quant aux fondements théoriques qui sous-tendent mes résultats. Mes remerciements vont également aux membres du jury : Yves BESTGEN, qui en plus de m"avoir aimablement transmis les normes de Leleu (1987), a largement inspiré mon

approche scientifique ; Yves CORSON dont les récents travaux m"ont apporté des points

d"entrée particulièrement pertinents pour l"étude des émotions ; Bruno LECOUTRE qui m"a

permis de comprendre les limites des analyses statistiques usuelles tout en suggérant des

solutions pertinentes pour les contourner ; Guy TIBERGHIEN, pour son apport théorique approfondi dans le domaine de la mémoire ; et Charles TIJUS qui accompagne mes travaux depuis le début de mon éveil disciplinaire. Je remercie François JOUEN pour m"avoir accueilli au sein de l"Équipe CHArt où j"ai eu le plaisir de travailler ces 3 années. 4 Je remercie également tout le personnel de l"équipe, chercheurs et doctorants, en

particulier Murat AHAT qui nous a apporté une aide précieuse dans la configuration et

l"installation des serveurs sans lesquels les simulations n"auraient pu être faites. Merci à Ba

Linh NGUYEN qui a développé et implémenté une grande partie des résultats de cette thèse

dans une plateforme de simulation. Merci aux chercheurs de l"équipe Marc BUI, Isabelle CARCHON, Isabelle ISRAEL, Ivan LAVALLEE, Joëlle PROVASI, aux doctorants

Saïd, Omar, Coralie, ainsi qu"à Céline et Lucie ... leur présence au quotidien fut d"une grande

aide. Je remercie aussi les 220 personnes qui m"ont accordé une part parfois importante de

leur temps pour se prêter aux expérimentations. Elles n"imaginent sans doute pas à quel point

je leur suis reconnaissant. Je remercie également le noyau des amis les plus proches : Jean-Marc, Luc, Philippe,

Fred, Dédé, Françoise et la bande du jeudi qui n"ont jamais défailli dans leur soutien et m"ont

permis de salutaires moments de décompression. Merci, à ma famille, mes parents, mes frères, Merci enfin à Christine et à ses garçons Guillaume et Romain qui ont suivi quotidiennement l"accomplissement de ce travail. 5

Pour Apolline,

A la rencontre des émotions ...

6

TABLE DES MATIERES

Introduction ............................................................................................................................ 11

Chapitre 1. Émotions et sentiments .................................................................................. 17

1 Définitions et cadre conceptuel ........................................................................................ 17

1.1 Émotions, humeurs et autres phénomènes affectifs ................................................. 17

1.2 L"émotion comme processus .................................................................................... 21

2 Quelle organisation mentale des émotions ? .................................................................... 23

2.1 Émotions de base, modales ou primaires ................................................................. 24

2.2 Approche dimensionnelle des émotions ................................................................... 30

3 Caractérisation des processus émotionnels ...................................................................... 40

3.1 Le modèle AIM ........................................................................................................ 40

3.2 L"amorçage émotionnel ............................................................................................ 41

3.3 Comparaison entre processus automatiques et stratégiques ..................................... 41

3.4 Émotions et propagation de l"activation en mémoire sémantique ........................... 42

3.5 Approche alternative à l"hypothèse de propagation de l"activation ......................... 43

4 Émotions et langage ......................................................................................................... 46

4.1 Les mots et les émotions : le halo affectif ................................................................ 46

4.2 Catégorisation du vocabulaire émotionnel ............................................................... 48

4.3 Caractérisation dimensionnelle du vocabulaire ........................................................ 59

5 Conclusion ........................................................................................................................ 65

Chapitre 2. Modèles de la mémoire sémantique .............................................................. 67

1 Mémoire épisodique et mémoire sémantique................................................................... 67

2 Approche taxinomique de la mémoire sémantique .......................................................... 68

2.1 Organisation des concepts en mémoire sémantique ................................................. 70

2.2 Modèles à processus parallèle distribué (PDP) ........................................................ 71

3 L"effet éventail ................................................................................................................. 72

7

4 Modèles abstractifs de la mémoire sémantique................................................................ 73

4.1 Modèles connexionnistes à appariement global sans unité cachée .......................... 73

4.2 Modèles connexionnistes à appariement global avec unité cachées ........................ 76

4.3 Conclusion ................................................................................................................ 81

5 Modèles abstractifs à corpus ............................................................................................ 81

5.1 Corpus ...................................................................................................................... 82

5.2 Analyse de la sémantique Latente ............................................................................ 83

5.3 Modèle TOPIC ......................................................................................................... 89

6 Compréhension de texte ................................................................................................... 97

6.1 Sens, référence, connotation et dénotation ............................................................... 97

6.2 Les inférences ........................................................................................................... 99

7 Conclusion ...................................................................................................................... 103

Chapitre 3. Expérimentations ......................................................................................... 105

1 Expérience 1 : Émotion et processus automatiques, rôle de la valence et de l"activation

105

1.1 Hypothèses ............................................................................................................. 106

1.2 Méthode .................................................................................................................. 107

1.3 Résultats ................................................................................................................. 111

1.4 Discussion et conclusion ........................................................................................ 113

2 Expérience 2 : Émotions et processus stratégiques : Tri des émotions .......................... 115

2.1 Hypothèses ............................................................................................................. 116

2.2 Méthode .................................................................................................................. 117

2.3 Analyses et résultats ............................................................................................... 120

2.4 Discussion .............................................................................................................. 127

3 Expérience 3 : Émotions et processus stratégiques : Tri des émotions positives et tri des

émotions négatives ................................................................................................................. 129

3.1 Hypothèses ............................................................................................................. 129

8

3.2 Méthode .................................................................................................................. 130

3.3 Procédure ................................................................................................................ 132

3.4 Analyses et résultats ............................................................................................... 132

3.5 Discussion des expériences 2 et 3 .......................................................................... 145

4 Expérience 4 : Évaluation empirique de la coloration émotionnelle de textes .............. 147

4.1 Objectif de l"expérimentation ................................................................................. 147

4.2 Méthode .................................................................................................................. 147

4.3 Résultats et conclusion ........................................................................................... 151

Chapitre 4. Modélisation de la mémoire sémantique - Modèle Topic ........................ 154

1 Simulation 1 : Liaisons associatives : Comparaison des prédictions du modèle Topic aux

normes empiriques ................................................................................................................. 154

1.1 Modélisation de la mémoire sémantiques d"enfants à l"aide de LSA .................... 154

1.2 Capacité prédictive du modèle Topic ..................................................................... 155

1.3 Conclusion .............................................................................................................. 158

2 Simulation 2 : Extraction de thèmes à l"aide du modèle Topic ..................................... 160

2.1 Introduction ............................................................................................................ 160

2.2 Objectif : La falsification du modèle Topic ........................................................... 163

2.3 Test 1 : Pertinence des 4 thèmes extraits par rapport à la nature des 4 sous corpus

164

2.4 Test 2 : Influence du poids relatif des sous-corpus sur les thèmes extraits. ........... 170

2.5 Test 3 : Perméabilité à la nature et à l"étendue du contexte. .................................. 172

2.6 Conclusion .............................................................................................................. 178

Chapitre 5. Émotions et normes émotionnelles.............................................................. 180

1 Simulation 3 : EMOVAL - Comment évaluer automatiquement la valence affective des

textes sans lexique émotionnel? ............................................................................................. 180

1.1 Comparaison des normes ....................................................................................... 180

1.2 Construction d"une métanorme et EMOVAL ........................................................ 185

9

1.3 Conclusion .............................................................................................................. 191

2 Simulation 4 : LSA et caractérisation émotionnelle de termes ..................................... 193

2.1 Objectifs et hypothèses ........................................................................................... 194

2.2 Procédure et analyse ............................................................................................... 195

2.3 Résultats ................................................................................................................. 195

2.4 Conclusion .............................................................................................................. 196

3 Simulation 5 : Extraction de thèmes émotionnels .......................................................... 198

3.1 Hypothèses ............................................................................................................. 198

3.2 Méthode .................................................................................................................. 198

3.3 Résultats ................................................................................................................. 199

3.4 Conclusion .............................................................................................................. 207

4 Simulation 6 : EMOSEM - Reconnaissance automatique de la coloration émotionnelle

de textes à l"aide de l"analyse de la sémantique latente ......................................................... 209

4.1 Introduction ............................................................................................................ 209

4.2 Méthode d"analyse ................................................................................................. 212

4.3 Construction des vecteurs ....................................................................................... 212

4.4 Résultats ................................................................................................................. 214

4.5 Conclusions ............................................................................................................ 218

5 Simulation 7 : Recherche des éléments constitutifs d"un vecteur émotionnel ............... 220

5.1 Ressources lexicales ............................................................................................... 221

5.2 Pertinence de l"espace sémantique FrançaisTotal .................................................. 222

5.3 Représentativité d"un terme constitutif d"un vecteur " émotion » : la CRAINTE . 224

5.4 Effet de la catégorie grammaticale : étude du Prédicat Psy(peur) de Mathieu (2000)

230

5.5 Construction et intégration de vecteurs émotions .................................................. 234

5.6 Constitution des vecteurs à partir de données empiriques ..................................... 235

5.7 Évaluation de la capacité prédictive d"EMOSEM selon la nature des vecteurs .... 238

10

5.8 Conclusion .............................................................................................................. 247

6 Structure des émotions : quelle coexistence au sein d"un même modèle de situation ? 249

6.1 Calcul de la matrice de connexité intercatégorielle et projection spatiale ............. 249

6.2 Présentation des résultats ....................................................................................... 250

6.3 Discussion et Conclusion ....................................................................................... 256

7 Simulation 8 : Évaluation de l"intensité émotionnelle catégorielle par EMOSEM ....... 258

7.1 Introduction ............................................................................................................ 258

7.2 Méthode et analyse ................................................................................................. 258

7.3 Résultats ................................................................................................................. 259

7.4 Conclusion .............................................................................................................. 261

Chapitre 6. Conclusion ..................................................................................................... 262

1 Principaux résultats obtenus ........................................................................................... 266

1.1 Processus émotionnels : Éléments expérimentaux ................................................. 266

1.2 Modélisations : Représentation sémantique ........................................................... 268

1.3 Évaluation des caractéristiques émotionnelle de textes ......................................... 270

2 Représentations sémantiques et Processus émotionnels ................................................ 275

3 Perspectives .................................................................................................................... 276

Bibliographie ......................................................................................................................... 278

11

Introduction

Dans la Théogonie d"Hésiode, si le Chaos, la Nuit et l"Erèbe ont pu s"unir et procréer pour

donner naissance à l"Ether et au Jour, c"est par l"intervention d"une puissance divine et éternelle,

par l"intervention d"un dieu qui présente quelques conformités avec l"amour : Éros. C"est Éros qui

inspire la sympathie entre les êtres pour s"unir et procréer, elle rapproche, unit, mélange, et

multiplie. Éros a pour adversaire dans le monde divin Antéros c"est-à-dire l"antipathie, l"aversion.

Antéros sépare, désunit, et désagrège. A partir du règne de Zeus, les personnalités des dieux se

précisent. Zeus règne dans l"Olympe, il est le roi des dieux et des hommes. De son union avec

Junon, nait Arès. Les grecs ont chargé l"histoire d"Arès de nombreuses aventures, pas toujours

heureuses. Il tue le fils de Poséidon pour avoir violé sa fille Alcippe. Il s"engage dans la guerre de

Troie pour venger la mort de son fils, Ascalaphus. Il y est par deux fois vaincu par le héros

Héraclès, et même défait par le simple mortel Diomède. Arès est considéré comme le Dieu de la

guerre, du carnage, et de la destruction. Il est souvent traité avec mépris dans la littérature grecque.

Arès eut une aventure avec Aphrodite. Aphrodite, est la Déesse de l"amour, des plaisirs et de la

beauté. De l"union entre Arès, Dieu guerrier, et d"Aphrodite, Déesse de l"amour, naquirent deux

fils: Déimos (la Terreur), Phobos (la Crainte) et une fille Harmonie. Dans la Grèce antique, les

mythes donnent du sens aux activités de la vie quotidienne : l"art, la littérature, la politique, la vie

en société, etc. Ils apportent une valeur explicative aux évènements de tous les jours, et les émotions

n"échappent pas aux allégories mythiques. Dans ce cas, pourquoi alors qu"ils opposent Éros et

Antéros, sources de la vie, les grecs évoquent-ils un lien entre des aspects si contradictoires tels que

l"Amour (Aphrodite) et la guerre (Arès) ? Comment cette union peut-être donner naissance à la

Terreur (Déimos), à la Crainte (Phobos) en même temps qu"à l"Harmonie ? Où la construction de la

représentation mentale des concepts émotionnels trouve-t-elle sa source ? Trois aspects fondamentaux encadrent le concept d"émotion. Le premier aspect relève

d"éléments définitoires. Plutôt que d"émotion, Scherer (2005) parle d"" épisode émotionnel ». C"est-

à-dire d"un processus qui consiste à rendre compte des changements d"états d"un ensemble de sous

systèmes (cognitif, moteur, physiologique ...) au sein de l"individu, pour lesquels la surveillance et

l"évaluation des variations de l"environnement (interne ou externe) apportent les éléments

déterminants (Frijda, 1986 ; Lazarus, 1991 ; Lazarus & Folkman, 1984 ; Scherer, 1984a). Ces

épisodes émotionnels peuvent être de courte durée, d"intensité élevée, et l"évènement déclencheur

est généralement identifié, on parle alors d"émotion (Colère, joie, tristesse ...). Ces épisodes

12

émotionnels peuvent être plus durables, d"intensité modérée et l"évènement déclencheur est souvent

vague ou diffus, on parle alors d"humeurs (Gai, sombre, dépressif ...). Ces épisodes peuvent être

très longs, d"intensité très faible, et l"évènement déclencheur est généralement inaccessible, on parle

alors de disposition affective (anxieux, morose ...). Si l"on accepte l"idée d"un processus

émotionnel, il importe de s"interroger sur la caractérisation de l"état de l"individu à l"issue de ce

processus. Le deuxième aspect relève donc de la caractérisation de la structure d"une émotion per

se. Celle-ci relève de deux approches majeures non exclusives : Les émotions peuvent être

organisées selon une structure modale, discrète dont la conséquence est l"existence d"émotion dites

de base (Ekman, 1971, 1992, 1999a ; Izard, 1992), ou bien être structurées dans un espace continu

multidimensionnel, selon des caractéristiques émotionnelles quantifiables (Fontaine, Scherer,

Roesch, & Ellsworth, 2007 ; Russell, 1980, 2003). Le troisième aspect enfin consiste à déterminer

les liens entre émotions, à rendre compte de l"organisation des émotions, éventuellement dans une

taxinomie hiérarchique multi niveaux (Lazarus, 1991 ; Piolat & Bannour, 2009a ; Shaver, Schwartz,

Kirson, & O"Connor, 1987).

Les émotions jalonnent notre vie quotidienne. Elles guident nos actes, modulent nos

pensées. Submergés par celles-ci, elles nous conduisent à des souffrances, à la dépression, à

l"angoisse, à l"obsession. Les émotions rapprochent les individus ou au contraire les éloignent. Elles

nous guident pour le choix de nos amis, de nos relations, de nos amants. Cette intervention des

émotions dans la vie de tous les jours s"exprime également dans le langage : Vilipender un enfant

pour une maladresse à l"aide de mots durs, ou au contraire le rassurer à l"aide de paroles apaisantes.

Faire oeuvre de paroles séductrices auprès d"un partenaire amoureux, ou rejeter un prétendant trop

insistant. Les textes législatifs sont écrits de manière à éliminer au mieux les composantes affectives

du contenu. A l"inverse, un article critique sur un film, un livre, un homme politique utilisera les

termes visant à soutenir l"orientation que l"auteur souhaite donner à sa prose. Dans la littérature,

l"introduction de composantes émotionnelles vise à cerner la personnalité d"un personnage, le

caractère dramatique ou exaltant d"une situation. L"usage des émotions dans le langage s"inscrit

donc comme une constante préoccupation. Le choix d"un mot implique d"intégrer les

caractéristiques émotionnelles et sémantiques du concept à développer : Ainsi si les mots

" cheval », " destrier » ou " canasson » désignent chacun un équidé, les aspects émotionnels qui

sous-tendent ces termes sont très différents. Positif et valorisant pour l"un, il est péjoratif et

méprisant pour l"autre.

L"objectif de cette thèse est d"étudier les liens entre les émotions et le langage, du point de

vue de la représentation sémantique. En d"autres termes, nous nous intéresserons à la manière dont

13

les aspects dénotatifs et connotatifs, péjoratifs ou mélioratifs des mots (Dubois, 1973 ; Jakobson,

1963 ; Marouzeau, 1950) sont intégrés à la représentation mentale élaborée à la lecture de ce mot.

La conséquence directe réside dans l"absence d"un lexique spécifique des émotions, celles-ci étant

construites au cours de la lecture, soutenues par les processus inférentiels, c"est-à-dire par

l"importation de la mémoire sémantique de concepts contribuant à la représentation mentale du

texte (van Dijk & Kintsch, 1983). Nous soutenons en outre l"hypothèse qu"il existe des

représentations mentales typiques (Cordier, 1993), auxquelles sont associées, d"une part des

émotions spécifiques si l"on se place du point de vue discret, d"autre part des caractéristiques

émotionnelles si l"on se place du point de vue des composantes de l"émotion. Pour ce faire, nous

nous intéresserons d"abord à la mémoire sémantique et aux modèles de la représentation sémantique

(Griffiths & Steyvers, 2003 ; Griffiths, Steyvers, & Tenenbaum, 2007 ; Landauer & Dumais, 1997 ; Landauer, McNamara, Dennis, & Kintsch, 2007), puis aux modalités d"encodage des émotions au sein de la représentation sémantique. Les modèles récents de la représentation sémantique, statistiques comme l"analyse de la sémantique latente (Landauer & Dumais, 1997) ou probabilistes comme le modèle Topic (Griffiths & Steyvers, 2003 ; Griffiths, Steyvers, & Tenenbaum, 2007) caractérisent un concept comme un

vecteur avec un certain niveau d"abstraction dans un espace multi dimensionnel construits à partir

de corpus de grande taille. La force d"association entre deux concepts est alors déterminée par le

degré de similitude entre ces vecteurs. Si l"hypothèse sémantique des émotions est vérifiée, une

émotion ou une caractéristique émotionnelle exprimée par un mot ou une expression émotionnelle

pourra alors être modélisée par un vecteur. Il sera donc possible de calculer la similitude avec un

texte cible, pour en déterminer les caractéristiques émotionnelles.

Dans cette thèse, nous nous attacherons premièrement à élucider les processus émotionnels

en lien avec le langage des émotions. Pour cela, nous procéderons à la mise en oeuvre d"épreuves de

décision lexicale propres à l"étude des processus automatiques, d"épreuves de tri propres à l"étude

de processus stratégiques complexes, et d"épreuves de jugement. Deuxièmement, nous proposerons

un ensemble de simulations fondées sur les modèles de la mémoire sémantique (LSA et Topic) pour

caractériser l"expression des émotions dans des énoncés (Mots, paragraphes ou textes). Trois grandes parties structurent cette thèse. Dans une première partie (Chapitres 1 et 2),

nous présentons les aspects théoriques qui soutiennent notre démarche. Dans une deuxième partie

(Chapitre 3), nous présentons les résultats expérimentaux apportant les éléments empiriques

permettant dans une troisième partie (Chapitres 4 et 5) de procéder aux simulations visant la mise à

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