Factoid question answering for spoken documents

In this dissertation, we present a factoid question answering system, specifically tailored for Question Answering (QA) on spoken documents. This work explores, for the first time, which techniques can be robustly adapted from the usual QA on written documents to the more difficult spoken documents scenario. More specifically, we study new information retrieval (IR) techniques designed for speech, and utilize several levels of linguistic information for the speech-based QA task. These include named-entity detection with phonetic information, syntactic parsing applied to speech transcripts, and the use of coreference resolution. Our approach is largely based on supervised machine learning techniques, with special focus on the answer extraction step, and makes little use of handcrafted knowledge. Consequently, it should be easily adaptable to other domains and languages. In the work resulting of this Thesis, we have impulsed and coordinated the creation of an evaluation framework for the task of QA on spoken documents. The framework, named QAst, provides multi-lingual corpora, evaluation questions, and answers key. These corpora have been used in the QAst evaluation that was held in the CLEF workshop for the years 2007, 2008 and 2009, thus helping the developing of state-of-the-art techniques for this particular topic. The presentend QA system and all its modules are extensively evaluated on the European Parliament Plenary Sessions English corpus composed of manual transcripts and automatic transcripts obtained by three different Automatic Speech Recognition (ASR) systems that exhibit significantly different word error rates. This data belongs to the CLEF 2009 track for QA on speech transcripts. The main results confirm that syntactic information is very useful for learning to rank question candidates, improving results on both manual and automatic transcripts unless the ASR quality is very low. Overall, the performance of our system is comparable or better than the state-of-the-art on this corpus, confirming the validity of our approach.En aquesta Tesi, presentem un sistema de Question Answering (QA) factual, especialment ajustat per treballar amb documents orals. En el desenvolupament explorem, per primera vegada, quines tècniques de les habitualment emprades en QA per documents escrit són suficientment robustes per funcionar en l'escenari més difícil de documents orals. Amb més especificitat, estudiem nous mètodes de Information Retrieval (IR) dissenyats per tractar amb la veu, i utilitzem diversos nivells d'informació linqüística. Entre aquests s'inclouen, a saber: detecció de Named Entities utilitzant informació fonètica, "parsing" sintàctic aplicat a transcripcions de veu, i també l'ús d'un sub-sistema de detecció i resolució de la correferència. La nostra aproximació al problema es recolza en gran part en tècniques supervisades de Machine Learning, estant aquestes enfocades especialment cap a la part d'extracció de la resposta, i fa servir la menor quantitat possible de coneixement creat per humans. En conseqüència, tot el procés de QA pot ser adaptat a altres dominis o altres llengües amb relativa facilitat. Un dels resultats addicionals de la feina darrere d'aquesta Tesis ha estat que hem impulsat i coordinat la creació d'un marc d'avaluació de la taska de QA en documents orals. Aquest marc de treball, anomenat QAst (Question Answering on Speech Transcripts), proporciona un corpus de documents orals multi-lingüe, uns conjunts de preguntes d'avaluació, i les respostes correctes d'aquestes. Aquestes dades han estat utilitzades en les evaluacionis QAst que han tingut lloc en el si de les conferències CLEF en els anys 2007, 2008 i 2009; d'aquesta manera s'ha promogut i ajudat a la creació d'un estat-de-l'art de tècniques adreçades a aquest problema en particular. El sistema de QA que presentem i tots els seus particulars sumbòduls, han estat avaluats extensivament utilitzant el corpus EPPS (transcripcions de les Sessions Plenaries del Parlament Europeu) en anglès, que cónté transcripcions manuals de tots els discursos i també transcripcions automàtiques obtingudes mitjançant tres reconeixedors automàtics de la parla (ASR) diferents. Els reconeixedors tenen característiques i resultats diferents que permetes una avaluació quantitativa i qualitativa de la tasca. Aquestes dades pertanyen a l'avaluació QAst del 2009. Els resultats principals de la nostra feina confirmen que la informació sintàctica és mol útil per aprendre automàticament a valorar la plausibilitat de les respostes candidates, millorant els resultats previs tan en transcripcions manuals com transcripcions automàtiques, descomptat que la qualitat de l'ASR sigui molt baixa. En general, el rendiment del nostre sistema és comparable o millor que els altres sistemes pertanyents a l'estat-del'art, confirmant així la validesa de la nostra aproximació

Bio-motivated features and deep learning for robust speech recognition

Mención Internacional en el título de doctorIn spite of the enormous leap forward that the Automatic Speech Recognition (ASR) technologies has experienced over the last five years their performance under hard environmental condition is still far from that of humans preventing their adoption in several real applications. In this thesis the challenge of robustness of modern automatic speech recognition systems is addressed following two main research lines. The first one focuses on modeling the human auditory system to improve the robustness of the feature extraction stage yielding to novel auditory motivated features. Two main contributions are produced. On the one hand, a model of the masking behaviour of the Human Auditory System (HAS) is introduced, based on the non-linear filtering of a speech spectro-temporal representation applied simultaneously to both frequency and time domains. This filtering is accomplished by using image processing techniques, in particular mathematical morphology operations with an specifically designed Structuring Element (SE) that closely resembles the masking phenomena that take place in the cochlea. On the other hand, the temporal patterns of auditory-nerve firings are modeled. Most conventional acoustic features are based on short-time energy per frequency band discarding the information contained in the temporal patterns. Our contribution is the design of several types of feature extraction schemes based on the synchrony effect of auditory-nerve activity, showing that the modeling of this effect can indeed improve speech recognition accuracy in the presence of additive noise. Both models are further integrated into the well known Power Normalized Cepstral Coefficients (PNCC). The second research line addresses the problem of robustness in noisy environments by means of the use of Deep Neural Networks (DNNs)-based acoustic modeling and, in particular, of Convolutional Neural Networks (CNNs) architectures. A deep residual network scheme is proposed and adapted for our purposes, allowing Residual Networks (ResNets), originally intended for image processing tasks, to be used in speech recognition where the network input is small in comparison with usual image dimensions. We have observed that ResNets on their own already enhance the robustness of the whole system against noisy conditions. Moreover, our experiments demonstrate that their combination with the auditory motivated features devised in this thesis provide significant improvements in recognition accuracy in comparison to other state-of-the-art CNN-based ASR systems under mismatched conditions, while maintaining the performance in matched scenarios. The proposed methods have been thoroughly tested and compared with other state-of-the-art proposals for a variety of datasets and conditions. The obtained results prove that our methods outperform other state-of-the-art approaches and reveal that they are suitable for practical applications, specially where the operating conditions are unknown.El objetivo de esta tesis se centra en proponer soluciones al problema del reconocimiento de habla robusto; por ello, se han llevado a cabo dos líneas de investigación. En la primera líınea se han propuesto esquemas de extracción de características novedosos, basados en el modelado del comportamiento del sistema auditivo humano, modelando especialmente los fenómenos de enmascaramiento y sincronía. En la segunda, se propone mejorar las tasas de reconocimiento mediante el uso de técnicas de aprendizaje profundo, en conjunto con las características propuestas. Los métodos propuestos tienen como principal objetivo, mejorar la precisión del sistema de reconocimiento cuando las condiciones de operación no son conocidas, aunque el caso contrario también ha sido abordado. En concreto, nuestras principales propuestas son los siguientes: Simular el sistema auditivo humano con el objetivo de mejorar la tasa de reconocimiento en condiciones difíciles, principalmente en situaciones de alto ruido, proponiendo esquemas de extracción de características novedosos. Siguiendo esta dirección, nuestras principales propuestas se detallan a continuación: • Modelar el comportamiento de enmascaramiento del sistema auditivo humano, usando técnicas del procesado de imagen sobre el espectro, en concreto, llevando a cabo el diseño de un filtro morfológico que captura este efecto. • Modelar el efecto de la sincroní que tiene lugar en el nervio auditivo. • La integración de ambos modelos en los conocidos Power Normalized Cepstral Coefficients (PNCC). La aplicación de técnicas de aprendizaje profundo con el objetivo de hacer el sistema más robusto frente al ruido, en particular con el uso de redes neuronales convolucionales profundas, como pueden ser las redes residuales. Por último, la aplicación de las características propuestas en combinación con las redes neuronales profundas, con el objetivo principal de obtener mejoras significativas, cuando las condiciones de entrenamiento y test no coinciden.Programa Oficial de Doctorado en Multimedia y ComunicacionesPresidente: Javier Ferreiros López.- Secretario: Fernando Díaz de María.- Vocal: Rubén Solera Ureñ

Proceedings of the VIIth GSCP International Conference

The 7th International Conference of the Gruppo di Studi sulla Comunicazione Parlata, dedicated to the memory of Claire Blanche-Benveniste, chose as its main theme Speech and Corpora. The wide international origin of the 235 authors from 21 countries and 95 institutions led to papers on many different languages. The 89 papers of this volume reflect the themes of the conference: spoken corpora compilation and annotation, with the technological connected fields; the relation between prosody and pragmatics; speech pathologies; and different papers on phonetics, speech and linguistic analysis, pragmatics and sociolinguistics. Many papers are also dedicated to speech and second language studies. The online publication with FUP allows direct access to sound and video linked to papers (when downloaded)

Towards Video Transformers for Automatic Human Analysis

[eng] With the aim of creating artificial systems capable of mirroring the nuanced understanding and interpretative powers inherent to human cognition, this thesis embarks on an exploration of the intersection between human analysis and Video Transformers. The objective is to harness the potential of Transformers, a promising architectural paradigm, to comprehend the intricacies of human interaction, thus paving the way for the development of empathetic and context-aware intelligent systems. In order to do so, we explore the whole Computer Vision pipeline, from data gathering, to deeply analyzing recent developments, through model design and experimentation. Central to this study is the creation of UDIVA, an expansive multi-modal, multi-view dataset capturing dyadic face-to-face human interactions. Comprising 147 participants across 188 sessions, UDIVA integrates audio-visual recordings, heart-rate measurements, personality assessments, socio- demographic metadata, and conversational transcripts, establishing itself as the largest dataset for dyadic human interaction analysis up to this date. This dataset provides a rich context for probing the capabilities of Transformers within complex environments. In order to validate its utility, as well as to elucidate Transformers' ability to assimilate diverse contextual cues, we focus on addressing the challenge of personality regression within interaction scenarios. We first adapt an existing Video Transformer to handle multiple contextual sources and conduct rigorous experimentation. We empirically observe a progressive enhancement in model performance as more context is added, reinforcing the potential of Transformers to decode intricate human dynamics. Building upon these findings, the Dyadformer emerges as a novel architecture, adept at long-range modeling of dyadic interactions. By jointly modeling both participants in the interaction, as well as embedding multi- modal integration into the model itself, the Dyadformer surpasses the baseline and other concurrent approaches, underscoring Transformers' aptitude in deciphering multifaceted, noisy, and challenging tasks such as the analysis of human personality in interaction. Nonetheless, these experiments unveil the ubiquitous challenges when training Transformers, particularly in managing overfitting due to their demand for extensive datasets. Consequently, we conclude this thesis with a comprehensive investigation into Video Transformers, analyzing topics ranging from architectural designs and training strategies, to input embedding and tokenization, traversing through multi-modality and specific applications. Across these, we highlight trends which optimally harness spatio-temporal representations that handle video redundancy and high dimensionality. A culminating performance comparison is conducted in the realm of video action classification, spotlighting strategies that exhibit superior efficacy, even compared to traditional CNN-based methods.[cat] Aquesta tesi busca crear sistemes artificials que reflecteixin les habilitats de comprensió i interpretació humanes a través de l'ús de Transformers per a vídeo. L'objectiu és utilitzar aquestes arquitectures per comprendre millor la interacció humana i desenvolupar sistemes intel·ligents i conscients de l'entorn. Això implica explorar àmplies àrees de la Visió per Computador, des de la recopilació de dades fins a l'anàlisi de l'estat de l'art i la prova experimental d'aquests models. Una part essencial d'aquest estudi és la creació d'UDIVA, un ampli conjunt de dades multimodal i multivista que enregistra interaccions humanes cara a cara. Amb 147 participants i 188 sessions, UDIVA inclou contingut audiovisual, freqüència cardíaca, perfils de personalitat, dades sociodemogràfiques i transcripcions de les converses. És el conjunt de dades més gran conegut per a l'anàlisi de la interacció humana diàdica i proporciona un context ric per a l'estudi de les capacitats dels Transformers en entorns complexos. Per tal de validar la seva utilitat i les habilitats dels Transformers, ens centrem en la regressió de la personalitat. Inicialment, adaptem un Transformer de vídeo per integrar diverses fonts de context. Mitjançant experiments exhaustius, observem millores progressives en els resultats amb la inclusió de més context, confirmant la capacitat dels Transformers. Motivats per aquests resultats, desenvolupem el Dyadformer, una arquitectura per interaccions diàdiques de llarga duració. Aquesta nova arquitectura considera simultàniament els dos participants en la interacció i incorpora la multimodalitat en un sol model. El Dyadformer supera la nostra proposta inicial i altres treballs similars, destacant la capacitat dels Transformers per abordar tasques complexes. No obstant això, aquestos experiments revelen reptes d'entrenament dels Transformers, com el sobreajustament, per la seva necessitat de grans conjunts de dades. La tesi conclou amb una anàlisi profunda dels Transformers per a vídeo, incloent dissenys arquitectònics, estratègies d'entrenament, preprocessament de vídeos, tokenització i multimodalitat. S'identifiquen tendències per gestionar la redundància i alta dimensionalitat de vídeos i es realitza una comparació de rendiment en la classificació d'accions a vídeo, destacant estratègies d'eficàcia superior als mètodes tradicionals basats en convolucions

Investigating the tonal system of Plastic Mandarin: a cross-varietal comparison

The city of Changsha, Hunan Province, China has seen an increase in the use of Mandarin in the past decade, overshadowing the local non-Mandarin variety, Changsha. A new variety “Plastic Mandarin”, mostly spoken by millennials and younger generations, has emerged. It is defined in this thesis as a non-standard Mandarin accent that features the speech of young urban residents in Changsha and that has crystallised over the past few decades. This thesis presents a detailed phonetic investigation of the tonal system of Plastic Mandarin through a cross-varietal comparative approach, mainly divided into two streams: citation tones and neutral tones in contexts. The defining characteristic of the citation tone system for Plastic Mandarin is established first: a mid-level tone, a low to mid rising tone, a low falling tone, and a high rising tone. By comparing the citation tones of the three varieties that coexist in the city of Changsha, the thesis provides acoustic evidence that Plastic Mandarin may arise when Mandarin tones adapt the pitch pattern of some corresponding Changsha tones. In addition to citation tones, this thesis disentangles the sources of variability in the syllable duration and f0 contour of speech sequences containing neutral tone syllables, i.e. those do not have any of the four canonical lexical tones and often overlooked in prior studies of tones. The data show that f0 contours converge at the end of two consecutive neutral tone syllables at a low pitch in both Mandarin varieties. It suggests that a neutral tone or a sequence of consecutive neutral tones tends to be associated with a low pitch target, despite the varying f0 shapes largely predicted by the preceding lexical tone. The thesis proposes a probabilistic target-approaching model for Mandarin tones in connected speech, in which pitch targets may be fewer than the number of syllables. While the phonetic realisation of the four lexical tones in Plastic Mandarin is consistently different from that in Standard Mandarin, the pitch target of neutral tone syllables tends to remain constant in this process of Mandarin variation and change, which may be attributed to the stable transfer of prosodic structure

A review of natural language processing in contact centre automation

Contact centres have been highly valued by organizations for a long time. However, the COVID-19 pandemic has highlighted their critical importance in ensuring business continuity, economic activity, and quality customer support. The pandemic has led to an increase in customer inquiries related to payment extensions, cancellations, and stock inquiries, each with varying degrees of urgency. To address this challenge, organizations have taken the opportunity to re-evaluate the function of contact centres and explore innovative solutions. Next-generation platforms that incorporate machine learning techniques and natural language processing, such as self-service voice portals and chatbots, are being implemented to enhance customer service. These platforms offer robust features that equip customer agents with the necessary tools to provide exceptional customer support. Through an extensive review of existing literature, this paper aims to uncover research gaps and explore the advantages of transitioning to a contact centre that utilizes natural language solutions as the norm. Additionally, we will examine the major challenges faced by contact centre organizations and offer reco

ROBUST SPEAKER RECOGNITION BASED ON LATENT VARIABLE MODELS

Automatic speaker recognition in uncontrolled environments is a very challenging task due to channel distortions, additive noise and reverberation. To address these issues, this thesis studies probabilistic latent variable models of short-term spectral information that leverage large amounts of data to achieve robustness in challenging conditions. Current speaker recognition systems represent an entire speech utterance as a single point in a high-dimensional space. This representation is known as "supervector". This thesis starts by analyzing the properties of this representation. A novel visualization procedure of supervectors is presented by which qualitative insight about the information being captured is obtained. We then propose the use of an overcomplete dictionary to explicitly decompose a supervector into a speaker-specific component and an undesired variability component. An algorithm to learn the dictionary from a large collection of data is discussed and analyzed. A subset of the entries of the dictionary is learned to represent speaker-specific information and another subset to represent distortions. After encoding the supervector as a linear combination of the dictionary entries, the undesired variability is removed by discarding the contribution of the distortion components. This paradigm is closely related to the previously proposed paradigm of Joint Factor Analysis modeling of supervectors. We establish a connection between the two approaches and show how our proposed method provides improvements in terms of computation and recognition accuracy. An alternative way to handle undesired variability in supervector representations is to first project them into a lower dimensional space and then to model them in the reduced subspace. This low-dimensional projection is known as "i-vector". Unfortunately, i-vectors exhibit non-Gaussian behavior, and direct statistical modeling requires the use of heavy-tailed distributions for optimal performance. These approaches lack closed-form solutions, and therefore are hard to analyze. Moreover, they do not scale well to large datasets. Instead of directly modeling i-vectors, we propose to first apply a non-linear transformation and then use a linear-Gaussian model. We present two alternative transformations and show experimentally that the transformed i-vectors can be optimally modeled by a simple linear-Gaussian model (factor analysis). We evaluate our method on a benchmark dataset with a large amount of channel variability and show that the results compare favorably against the competitors. Also, our approach has closed-form solutions and scales gracefully to large datasets. Finally, a multi-classifier architecture trained on a multicondition fashion is proposed to address the problem of speaker recognition in the presence of additive noise. A large number of experiments are conducted to analyze the proposed architecture and to obtain guidelines for optimal performance in noisy environments. Overall, it is shown that multicondition training of multi-classifier architectures not only produces great robustness in the anticipated conditions, but also generalizes well to unseen conditions

Data and methods for a visual understanding of sign languages

Signed languages are complete and natural languages used as the first or preferred mode of communication by millions of people worldwide. However, they, unfortunately, continue to be marginalized languages. Designing, building, and evaluating models that work on sign languages presents compelling research challenges and requires interdisciplinary and collaborative efforts. The recent advances in Machine Learning (ML) and Artificial Intelligence (AI) has the power to enable better accessibility to sign language users and narrow down the existing communication barrier between the Deaf community and non-sign language users. However, recent AI-powered technologies still do not account for sign language in their pipelines. This is mainly because sign languages are visual languages, that use manual and non-manual features to convey information, and do not have a standard written form. Thus, the goal of this thesis is to contribute to the development of new technologies that account for sign language by creating large-scale multimodal resources suitable for training modern data-hungry machine learning models and developing automatic systems that focus on computer vision tasks related to sign language that aims at learning better visual understanding of sign languages. Thus, in Part I, we introduce the How2Sign dataset, which is a large-scale collection of multimodal and multiview sign language videos in American Sign Language. In Part II, we contribute to the development of technologies that account for sign languages by presenting in Chapter 4 a framework called Spot-Align, based on sign spotting methods, to automatically annotate sign instances in continuous sign language. We further present the benefits of this framework and establish a baseline for the sign language recognition task on the How2Sign dataset. In addition to that, in Chapter 5 we benefit from the different annotations and modalities of the How2Sign to explore sign language video retrieval by learning cross-modal embeddings. Later in Chapter 6, we explore sign language video generation by applying Generative Adversarial Networks to the sign language domain and assess if and how well sign language users can understand automatically generated sign language videos by proposing an evaluation protocol based on How2Sign topics and English translationLes llengües de signes són llengües completes i naturals que utilitzen milions de persones de tot el món com mode de comunicació primer o preferit. Tanmateix, malauradament, continuen essent llengües marginades. Dissenyar, construir i avaluar tecnologies que funcionin amb les llengües de signes presenta reptes de recerca que requereixen d’esforços interdisciplinaris i col·laboratius. Els avenços recents en l’aprenentatge automàtic i la intel·ligència artificial (IA) poden millorar l’accessibilitat tecnològica dels signants, i alhora reduir la barrera de comunicació existent entre la comunitat sorda i les persones no-signants. Tanmateix, les tecnologies més modernes en IA encara no consideren les llengües de signes en les seves interfícies amb l’usuari. Això es deu principalment a que les llengües de signes són llenguatges visuals, que utilitzen característiques manuals i no manuals per transmetre informació, i no tenen una forma escrita estàndard. Els objectius principals d’aquesta tesi són la creació de recursos multimodals a gran escala adequats per entrenar models d’aprenentatge automàtic per a llengües de signes, i desenvolupar sistemes de visió per computador adreçats a una millor comprensió automàtica de les llengües de signes. Així, a la Part I presentem la base de dades How2Sign, una gran col·lecció multimodal i multivista de vídeos de la llengua de signes nord-americana. A la Part II, contribuïm al desenvolupament de tecnologia per a llengües de signes, presentant al capítol 4 una solució per anotar signes automàticament anomenada Spot-Align, basada en mètodes de localització de signes en seqüències contínues de signes. Després, presentem els avantatges d’aquesta solució i proporcionem uns primers resultats per la tasca de reconeixement de la llengua de signes a la base de dades How2Sign. A continuació, al capítol 5 aprofitem de les anotacions i diverses modalitats de How2Sign per explorar la cerca de vídeos en llengua de signes a partir de l’entrenament d’incrustacions multimodals. Finalment, al capítol 6, explorem la generació de vídeos en llengua de signes aplicant xarxes adversàries generatives al domini de la llengua de signes. Avaluem fins a quin punt els signants poden entendre els vídeos generats automàticament, proposant un nou protocol d’avaluació basat en les categories dins de How2Sign i la traducció dels vídeos a l’anglès escritLas lenguas de signos son lenguas completas y naturales que utilizan millones de personas de todo el mundo como modo de comunicación primero o preferido. Sin embargo, desgraciadamente, siguen siendo lenguas marginadas. Diseñar, construir y evaluar tecnologías que funcionen con las lenguas de signos presenta retos de investigación que requieren esfuerzos interdisciplinares y colaborativos. Los avances recientes en el aprendizaje automático y la inteligencia artificial (IA) pueden mejorar la accesibilidad tecnológica de los signantes, al tiempo que reducir la barrera de comunicación existente entre la comunidad sorda y las personas no signantes. Sin embargo, las tecnologías más modernas en IA todavía no consideran las lenguas de signos en sus interfaces con el usuario. Esto se debe principalmente a que las lenguas de signos son lenguajes visuales, que utilizan características manuales y no manuales para transmitir información, y carecen de una forma escrita estándar. Los principales objetivos de esta tesis son la creación de recursos multimodales a gran escala adecuados para entrenar modelos de aprendizaje automático para lenguas de signos, y desarrollar sistemas de visión por computador dirigidos a una mejor comprensión automática de las lenguas de signos. Así, en la Parte I presentamos la base de datos How2Sign, una gran colección multimodal y multivista de vídeos de lenguaje la lengua de signos estadounidense. En la Part II, contribuimos al desarrollo de tecnología para lenguas de signos, presentando en el capítulo 4 una solución para anotar signos automáticamente llamada Spot-Align, basada en métodos de localización de signos en secuencias continuas de signos. Después, presentamos las ventajas de esta solución y proporcionamos unos primeros resultados por la tarea de reconocimiento de la lengua de signos en la base de datos How2Sign. A continuación, en el capítulo 5 aprovechamos de las anotaciones y diversas modalidades de How2Sign para explorar la búsqueda de vídeos en lengua de signos a partir del entrenamiento de incrustaciones multimodales. Finalmente, en el capítulo 6, exploramos la generación de vídeos en lengua de signos aplicando redes adversarias generativas al dominio de la lengua de signos. Evaluamos hasta qué punto los signantes pueden entender los vídeos generados automáticamente, proponiendo un nuevo protocolo de evaluación basado en las categorías dentro de How2Sign y la traducción de los vídeos al inglés escrito.Teoria del Senyal i Comunicacion

Data and methods for a visual understanding of sign languages

Signed languages are complete and natural languages used as the first or preferred mode of communication by millions of people worldwide. However, they, unfortunately, continue to be marginalized languages. Designing, building, and evaluating models that work on sign languages presents compelling research challenges and requires interdisciplinary and collaborative efforts. The recent advances in Machine Learning (ML) and Artificial Intelligence (AI) has the power to enable better accessibility to sign language users and narrow down the existing communication barrier between the Deaf community and non-sign language users. However, recent AI-powered technologies still do not account for sign language in their pipelines. This is mainly because sign languages are visual languages, that use manual and non-manual features to convey information, and do not have a standard written form. Thus, the goal of this thesis is to contribute to the development of new technologies that account for sign language by creating large-scale multimodal resources suitable for training modern data-hungry machine learning models and developing automatic systems that focus on computer vision tasks related to sign language that aims at learning better visual understanding of sign languages. Thus, in Part I, we introduce the How2Sign dataset, which is a large-scale collection of multimodal and multiview sign language videos in American Sign Language. In Part II, we contribute to the development of technologies that account for sign languages by presenting in Chapter 4 a framework called Spot-Align, based on sign spotting methods, to automatically annotate sign instances in continuous sign language. We further present the benefits of this framework and establish a baseline for the sign language recognition task on the How2Sign dataset. In addition to that, in Chapter 5 we benefit from the different annotations and modalities of the How2Sign to explore sign language video retrieval by learning cross-modal embeddings. Later in Chapter 6, we explore sign language video generation by applying Generative Adversarial Networks to the sign language domain and assess if and how well sign language users can understand automatically generated sign language videos by proposing an evaluation protocol based on How2Sign topics and English translationLes llengües de signes són llengües completes i naturals que utilitzen milions de persones de tot el món com mode de comunicació primer o preferit. Tanmateix, malauradament, continuen essent llengües marginades. Dissenyar, construir i avaluar tecnologies que funcionin amb les llengües de signes presenta reptes de recerca que requereixen d’esforços interdisciplinaris i col·laboratius. Els avenços recents en l’aprenentatge automàtic i la intel·ligència artificial (IA) poden millorar l’accessibilitat tecnològica dels signants, i alhora reduir la barrera de comunicació existent entre la comunitat sorda i les persones no-signants. Tanmateix, les tecnologies més modernes en IA encara no consideren les llengües de signes en les seves interfícies amb l’usuari. Això es deu principalment a que les llengües de signes són llenguatges visuals, que utilitzen característiques manuals i no manuals per transmetre informació, i no tenen una forma escrita estàndard. Els objectius principals d’aquesta tesi són la creació de recursos multimodals a gran escala adequats per entrenar models d’aprenentatge automàtic per a llengües de signes, i desenvolupar sistemes de visió per computador adreçats a una millor comprensió automàtica de les llengües de signes. Així, a la Part I presentem la base de dades How2Sign, una gran col·lecció multimodal i multivista de vídeos de la llengua de signes nord-americana. A la Part II, contribuïm al desenvolupament de tecnologia per a llengües de signes, presentant al capítol 4 una solució per anotar signes automàticament anomenada Spot-Align, basada en mètodes de localització de signes en seqüències contínues de signes. Després, presentem els avantatges d’aquesta solució i proporcionem uns primers resultats per la tasca de reconeixement de la llengua de signes a la base de dades How2Sign. A continuació, al capítol 5 aprofitem de les anotacions i diverses modalitats de How2Sign per explorar la cerca de vídeos en llengua de signes a partir de l’entrenament d’incrustacions multimodals. Finalment, al capítol 6, explorem la generació de vídeos en llengua de signes aplicant xarxes adversàries generatives al domini de la llengua de signes. Avaluem fins a quin punt els signants poden entendre els vídeos generats automàticament, proposant un nou protocol d’avaluació basat en les categories dins de How2Sign i la traducció dels vídeos a l’anglès escritLas lenguas de signos son lenguas completas y naturales que utilizan millones de personas de todo el mundo como modo de comunicación primero o preferido. Sin embargo, desgraciadamente, siguen siendo lenguas marginadas. Diseñar, construir y evaluar tecnologías que funcionen con las lenguas de signos presenta retos de investigación que requieren esfuerzos interdisciplinares y colaborativos. Los avances recientes en el aprendizaje automático y la inteligencia artificial (IA) pueden mejorar la accesibilidad tecnológica de los signantes, al tiempo que reducir la barrera de comunicación existente entre la comunidad sorda y las personas no signantes. Sin embargo, las tecnologías más modernas en IA todavía no consideran las lenguas de signos en sus interfaces con el usuario. Esto se debe principalmente a que las lenguas de signos son lenguajes visuales, que utilizan características manuales y no manuales para transmitir información, y carecen de una forma escrita estándar. Los principales objetivos de esta tesis son la creación de recursos multimodales a gran escala adecuados para entrenar modelos de aprendizaje automático para lenguas de signos, y desarrollar sistemas de visión por computador dirigidos a una mejor comprensión automática de las lenguas de signos. Así, en la Parte I presentamos la base de datos How2Sign, una gran colección multimodal y multivista de vídeos de lenguaje la lengua de signos estadounidense. En la Part II, contribuimos al desarrollo de tecnología para lenguas de signos, presentando en el capítulo 4 una solución para anotar signos automáticamente llamada Spot-Align, basada en métodos de localización de signos en secuencias continuas de signos. Después, presentamos las ventajas de esta solución y proporcionamos unos primeros resultados por la tarea de reconocimiento de la lengua de signos en la base de datos How2Sign. A continuación, en el capítulo 5 aprovechamos de las anotaciones y diversas modalidades de How2Sign para explorar la búsqueda de vídeos en lengua de signos a partir del entrenamiento de incrustaciones multimodales. Finalmente, en el capítulo 6, exploramos la generación de vídeos en lengua de signos aplicando redes adversarias generativas al dominio de la lengua de signos. Evaluamos hasta qué punto los signantes pueden entender los vídeos generados automáticamente, proponiendo un nuevo protocolo de evaluación basado en las categorías dentro de How2Sign y la traducción de los vídeos al inglés escrito.Postprint (published version