自然语言理解形式化句法理论.ppt

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1、自然语言理解形式化句法理论现在学习的是第1页，共60页内容提要n概述（语法和语言）n乔姆斯基（Chomsky）语法理论n基于合一（Unification）的语法理论n其它一些的语法理论（不基于上下文无关文法）现在学习的是第2页，共60页一、概述现在学习的是第3页，共60页什么是语法？nA mathematic systemnDefine a languagenGive syntax(structure)to a sentence(string)现在学习的是第4页，共60页人工语言及其语法n基于符号n无歧义或简单歧义n高效现在学习的是第5页，共60页从可计算角度分类n0,1,2,3Unrestr

2、icted GrammarTuring Machine？Context Sensitive GrammarTuring Machine？Context Free GrammarPushdown AutomatonO(n3)Regular ExpressionFinite State AutomatonO(n)现在学习的是第6页，共60页自然语言及其语法n复杂n歧义n多样现在学习的是第7页，共60页形式化语法理论的目标n判断一句句子是否合法n给出该句子唯一合法的结构n给出该句子中各成分（词）之间的关系现在学习的是第8页，共60页形式化语法理论应具备的特性nlinguistically adequ

3、aten准确描述自然语言nexpressiven对语言世界用数学方法描述ncomputational effectiven可计算，并且高效现在学习的是第9页，共60页主要流派n乔姆斯基语法理论n基于合一的语法理论n其它（不基于上下文无关文法）现在学习的是第10页，共60页二、乔姆斯基语法理论现在学习的是第11页，共60页Noam ChomskynAmerican linguist,writer,teacher,and political activist nPublicationsnSyntactic StructuresnAspects of the Theory of Syntax nAm

4、erican Power and the New Mandarins n Peace in the Middle East n Lectures on Government and Binding nThe Fateful Triangle n Deterring Democracy nThe Minimalist Program现在学习的是第12页，共60页发展过程n转换生成语法（1957）nSyntactic Structure.The Hague:Moutong&Co.n管辖与约束理论（1981）nLectures on Government and Binding.Foris,Dord

5、rechtn最简方案（1992）nA Minimalist Program for Linguistics Theory,MIT Occasional Papers in Linguistics,#1现在学习的是第13页，共60页GB之前SurfaceStructureDeepStructureRules&LexiconTransfor-mationsSemanticInterpretationUtterance现在学习的是第14页，共60页GB之后SurfaceStructureDeepStructureRules&LexiconLogical FormPhonologicalFormmov

6、e a aX-Bar-SyntaxSubcategorizationSelectional RestrictionsCase Theoryq-CriterionBinding Principle现在学习的是第15页，共60页短语结构phrasal structuren句子的结构是层次化的（hierarchical）nTreen范畴（Category）nCommon categorial membership is evidenced by intersubstitutivityn中心词（Head of a phrase）n决定短语行为的词nRecursiven某个类型可以包含在它自身中现在学习

7、的是第16页，共60页Intersubsitutivity and headLondon,the woman,the old man,the proud young child-is known to methe proud young childthe proud childthe young child -child is the head现在学习的是第17页，共60页X-Bar理论nVP V nVP V NPnVP AD VnVP V PPnX-BarnX2 X1nX1 X0 nN 的complements是形容词，specifier 是冠词nV 的complements是宾语，spec

8、ifier 是主语n这样，V0表示单个动词，V1 表示动词结构，V2表示句子n01,12现在学习的是第18页，共60页X-Bar理论（cont.）V1V1V0likeshis visitthis weekin ShanghaiN2N2P2V1现在学习的是第19页，共60页题元理论q-Criterion n题元理论研究各词项之间的题元关系，即传统语，即传统语法中用施事、受事、工具等术语表示的概念范畴题元理论以动词为中心，认为每一个题元角色都是由动词分配的。nagent:john reads a bookninstrument:the key opens the doornlocation:the

9、 book contains good ideasn句中的每一个成分都必须有一个题元角色（coherence），同时，中心动词的所有题元角色都已被分配（completeness）。现在学习的是第20页，共60页格理论（Case Theory）n与语言相关。n一般地，动词，介词赋格，名词N2接受格nX0 向 N2赋格现在学习的是第21页，共60页管辖GovernmentnC-Command:a c-commands b(a b)iffnevery branching node g,which dominates a,also dominates bna does not dominate bnE

10、xample:nY c-commands Z,C,D,EnZ c-commands A,BnA c-commands BnB c-commands AnC c-commands D,EXEDCBAZY现在学习的是第22页，共60页管辖GovernmentnM-Command:x m-command y iff neither of x and y dominates the other,and every maximal projection that dominates x also dominates y.nN0 dose not c-commands Detnbut m-commands

11、 DetXN0N1DetBAN2Y现在学习的是第23页，共60页管辖GovernmentnGovernment:nx governs y iffnx=X0nx m-commands y,and if ex.z m-commands y,z m-command x or y m-command z.nHead always govern their complements and specifiers.n动词管辖主语和宾语，但主语不管辖宾语现在学习的是第24页，共60页约束理论Binding Principlen解决问题：n指称关系nComplete Functional Complex(CFC

12、):nA constituent a is a CFC,if it is complete and coherent(q-criterion)n原则n照应词在CFC内受约束，即它的先行词必定在CFC内。n代名词在CFC内是自由的。n指称词总是自由的。n其中，n照应词：包括反身代词myself，yourself，相互代词each other等。n代名词：指传统语法中的人称代词，如he,him等。n指称词：就是通常所说的名词短语，如the man，john等。现在学习的是第25页，共60页约束理论Binding PrinciplenJohn wants Tom to criticize himse

13、lf.nhimself 只能是Tom，不可能是Johnn原则一nJohn wants Tom to criticize him.nhim 不能是Tom，但可能是Johnn原则二现在学习的是第26页，共60页TransformationnSentencenWhat did you give to John?nD-Structure:n?you Tense give what to JohnnS-StructurenWhati do+Tensej you tj give ti to John现在学习的是第27页，共60页转换类型nPassivizationnsurface structure:th

14、e book is given to linda by janndeep structure:jan gives the book to lindanAgent-Deletionnsurface structure:the book is given to lindandeep structure:someone gives the book to lindanEqui-NP-Deletionnsurface structure:jan promises linda to comendeep structure:jan promises linda that jan comes现在学习的是第2

15、8页，共60页转换类型nRaisingnsurface structure:jan seems to comendeep structure:(it)seems that jan comesnAnaphorsnsurface structure:jani washes himselfindeep structure:jan washes jannQuestion-Formationnsurface structure:what does jan read?ndeep structure:?jan reads whatnImperatives(Agent-Deletion)nsurface st

16、ructure:give the toy to herndeep structure:somone gives the toy to her现在学习的是第29页，共60页转换动作nSubstitutionnDisplace and elementnAdjunctionnY XnY Xi Y tinExample:nS NP the boy VP v broke NP the windownThe boy broke the window.nThe window was broken(t)by the boy.nMovements:nReplacing subject NP by object;

17、nPostposing the subjuct,add bynIntroduce new tense现在学习的是第30页，共60页三、基于合一的语法现在学习的是第31页，共60页基于合一的语法n功能合一语法 FUGn广义短语结构语法 GPSGn中心词驱动短语结构语法 HPSGn词汇功能语法 LFGn共同特点：引入特征和特征的合一现在学习的是第32页，共60页特征结构n特征：属性：值n特征结构：特征的集合，其中任何两个属性不能相同n一个特征结构的例子：Num :pl|sgPer :3现在学习的是第33页，共60页复杂特征集n嵌套的特征结构（nest），允许重入（reentrance）Cat:vS

18、ub:Cat:rLex:heNum:sgCat:vPer:3(1)Sub:Cat:rPer:(1)Lex:he现在学习的是第34页，共60页复杂特征集的图形表示nDAG3hervperpercatcatlexsub现在学习的是第35页，共60页合一n合一是定义在两个特征结构之间的一种操作n合一成功：则原来的两个独立的特征结构成为同一个特征结构n合一失败：不产生新的特征现在学习的是第36页，共60页合一（cont）n合一运算可递归定义为:n如果a、b都是原子值，若a和b相等，则ab=a，否则a、b合一失败n如果a、b均为特征结构，则对于a、b中的每一个特征f：n若f(a)=v，但f(b)的值未经

19、定义，则属于abn若f(b)=v，但f(a)的值未经定义，则属于abn若f(a)=v1，f(b)=v2，v1和v2相容，则属于ab，如果v1和v2不相容，则合一失败n*相容（consistent）针对两个特征结构而言，指存在另一个特征结构，同时包含(subsume)这两个结构:n包含:D1 D2 f dom(D1):f(D1)f(D2)&(p,q dom(D1)*:p(D1)=q(D1)p(D2)=q(D2)现在学习的是第37页，共60页合一的算法描述nD1,D2 and D are considered as setsnD:=;while(D1!=)D1:=D1/(f=v);if(f dom

20、(D2)D2:=D2/(f=v);D:=D f=v v;else D:=D f=v;D:=D D2;现在学习的是第38页，共60页合一的例子Cat:vNum:sgCat:vNum:sgPer:3Cat:vNum:sgPer:3现在学习的是第39页，共60页合一的例子（cont）Cat:vNum:sgCat:vNum:plPer:3现在学习的是第40页，共60页合一的特性n交换率n结合率现在学习的是第41页，共60页LFGn词汇功能语法（Lexical Functional Grammar）nRonald M.Kaplan,Joan BresnanLexical Functional Gramm

21、ar-A Formal System for Grammatical Representationin:Joan Bresnan(ed.),The Mental Representa-tion of Grammatical Relations,MIT Press,Cambridge(MA)1982现在学习的是第42页，共60页表示层次nLexical StructurenC-structure(Constituent Structure)nF-structure(Functional Structure)现在学习的是第43页，共60页Lexical Structurenthe:Det,(spe

22、c)=def(per)=3nman:N,(pred)=man(per)=3(num)=sgnreads:V,(pred)=read(subj,obj)(subj per)=3(subj num)=sgna:Det,(spec)=indef(num)=sgnbook:N,(pred)=book(per)=3(num)=sg现在学习的是第44页，共60页C-structure and F-structureSNPmanNVPDettheVNPbookNDetareadssubjpredread(subj,obj)objspecdefper3numsgpredmanspecdefper3numsgp

23、redbook现在学习的是第45页，共60页如何计算?n词典+上下文无关规则+f描述nS NP(subj)=VP =nVP V=NP(obj)=nNP Det =N =指父节点，指当前节点现在学习的是第46页，共60页例子n演示 the man reads a book*the man read a book现在学习的是第47页，共60页Coherence&CompletenessnPA-StructurenCoherence:任何有意义的语义结构都必须在PA-Structure 中出现nCompleteness:PA-Structure 中出现的值都必须有与其对应的语义结构现在学习的是第48

24、页，共60页PP Attachmentsubjpredgive(subj,obj,to obj)objto specdefper3numsgpredmanspecdefper3numsgpredbookpreptoobjspecdefper3numsgpredwomansubjpredsee(subj,obj)objwith specdefper3numsgpredwomanspecdefper3numsgpredmanprepwithobjspecdefper3numsgpredteles.The man gives the book to the woman.the woman sees

25、the man with the telescope现在学习的是第49页，共60页FUGnFunctional Unification Grammarn功能合一语法nMartin Kay,1979,Functional Grammar,InProceedings of the 4th Annual Meeting of theBerkeley Linguistics Society.nMartin Kay,1985,Parsing in Functional Grammar,In D.Dowty,L.Karttunen,and A.Zwicky eds,Natural Language Par

26、sing,Cambridge University Press,Cambridge,1985.现在学习的是第50页，共60页GPSGnGeneralized Phrase Structure Grammarn广义短语结构语法nGerald Gazdar,Ewan Klein,Geoffrey Pullum,Ivan Sag Generalized Phrase Structure GrammarBasil Blackwell,Oxford 1985现在学习的是第51页，共60页HPSGnHead-Driven Phrase Structure Grammarn中心词驱动短语结构语法nPolla

27、rd,Carl and Ivag A.Sag.1987.Information Based Syntax and Semantics.CSLI Lecture Notes,No.13,The University of Chicago Press,Chicago.nPollard,Carl and Ivag A.Sag.1994.Head-Driven Phrase Structure Grammar.The University of Chicago Press,Chicago.现在学习的是第52页，共60页四、其它语法（非CFG）现在学习的是第53页，共60页TAGnTree Adjoin

28、ing Grammarn树粘接语法nA.Joshi,L.Levy,&M.Takahashi,1975,Tree Adjunct Grammar,Journal of Computer&System Science,1975,10(1):pp136-163.现在学习的是第54页，共60页TAG(cont.)n初始树n辅助树n替换n粘接现在学习的是第55页，共60页TAG(cont.)现在学习的是第56页，共60页TAG替换现在学习的是第57页，共60页TAG粘接现在学习的是第58页，共60页TAG的可计算性nCFG TAG CSGnO(n6)现在学习的是第59页，共60页链语法 nDaniel Sleator and Davy Temperley,Parsing English with a Link Grammar,Carnegie Mellon University Computer Science technical report CMU-CS-91-196,October 1991.nhttp:/www.link.cs.cmu.edu/link/现在学习的是第60页，共60页