人工智能ArtificialIntelligence--精品PPT课件.ppt
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1、ArtificialIntelligenceNLP:1 Graduate University,Chinese academy of Sciences.人工智能ArtificialIntelligence-精品PPT课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望ThePrinciplesofAI-WangWenjieNLP:2 Graduate School,Chinese academy of Sciences.Fall 2004自然语言理解自然语言理解A
2、rtificialIntelligenceNLP:3 Graduate University,Chinese academy of Sciences.本章主要内容自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题 词法分析词法分析 句法分析句法分析 语义分析语义分析 大规模真实文本的处理大规模真实文本的处理 Web信息抽取ArtificialIntelligenceNLP:4 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(1)(1)自然语言自然语言自然语言:人类交流的语言自然语言:人类交流的语言,口语、书
3、面语、手语、口语、书面语、手语、旗语等旗语等人造语言:机器语言,包括人造语言:机器语言,包括C+,BASICC+,BASIC等等 世界语世界语到目前为止的人类知识有到目前为止的人类知识有80%80%以上使用自然语言文字记载下来的。但以上使用自然语言文字记载下来的。但将来,可能用计算机语言形式记载的知识将会越来越多。因此说,将来,可能用计算机语言形式记载的知识将会越来越多。因此说,语言信息处理技术和每年所处理的信息总量已成为衡量一个国家现语言信息处理技术和每年所处理的信息总量已成为衡量一个国家现代化水平的重要标志之一。代化水平的重要标志之一。相比较人工智能其它领域,自然语言理解是难度大,进展小的
4、。至相比较人工智能其它领域,自然语言理解是难度大,进展小的。至今为止未能达到很高的水平。今为止未能达到很高的水平。ArtificialIntelligenceNLP:5 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(2)2)什么是“自然语言理解”?与“智能”一样,存在各种各样的理解和解释。利用计算机对自然语言进行理解自然语言“理解”的准则:给计算机输入一段自然语言文本,如果计算机能问答(question-answering)机器能正确地回答输入 文本中的有关问题;文摘生成(summarizing)机
5、器有能力产生输入文本 的摘要;释义(paraphrase)机器用不同的词语和语句复述输入文本;翻译(translation)机器把一种语言(源语言)翻译为 另一种语言(目标语言)ArtificialIntelligenceNLP:6 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(3)3)自然语言理解自然语言理解自然语言理解是语言信息处理技术的一个高层次的重要自然语言理解是语言信息处理技术的一个高层次的重要方向。是人工智能领域关注的核心问题之一。方向。是人工智能领域关注的核心问题之一。自然语言理解的困
6、难原因:自然语言理解的困难原因:目标表示的复杂性目标表示的复杂性映射类型的多样性映射类型的多样性源表示中各元素间交互程度的差异性源表示中各元素间交互程度的差异性 ArtificialIntelligenceNLP:7 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(4)4)语言学的研究语言学的研究自然语言理解是哲学自然语言理解是哲学(philosophy)philosophy),语言学语言学(linguistics),linguistics),语言心理学语言心理学(psycholinguistics)
7、,psycholinguistics),认知科学认知科学(cognitive cognitive science),science),计算机科学计算机科学(computer science)computer science),数学数学(mathematics)mathematics),逻辑学逻辑学(logic)logic)及相关学科发展和结合而及相关学科发展和结合而形成的一门交叉学科。形成的一门交叉学科。ArtificialIntelligenceNLP:8 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般
8、问题(5)5)语言学的研究语言学的研究语语言言学学家家:只只关关心心词词组组成成短短语语,短短语语组组成成句句子子,句句法法如如何何。即即语语言言理论理论哲学家:词怎么能表示万物万事。如何用词来描述。哲学家:词怎么能表示万物万事。如何用词来描述。心理学家:语言产生的机制,人怎么能理解句子的意思。神经网络。心理学家:语言产生的机制,人怎么能理解句子的意思。神经网络。计计算算语语言言学学家家:用用数数据据结结构构、数数学学模模型型把把哲哲学学、心心理理学学、语语言言学学等等语语言言分分科科的的知知识识进进行行表表示示,用用恰恰当当的的算算法法识识别别句句子子的的结结构构,完完成成自自然语言相关的各
9、项任务。然语言相关的各项任务。ArtificialIntelligenceNLP:9 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(6)6)语言学的研究理解的层次语言学的研究理解的层次语音分析:找出最小可独立的声音单元语音分析:找出最小可独立的声音单元-音素音素词词法法分分析析:找找出出词词汇汇的的各各个个词词素素(词词根根),从从中中获获得得语语言学信息言学信息例:我们研究所有东西例:我们研究所有东西;把手放在桌上把手放在桌上我们我们-研究所研究所-有有-东西东西(交叉歧义)(交叉歧义)我们我们-
10、研究研究-所有所有-东西东西把把-手手-放在放在-桌上桌上(组合歧义)(组合歧义)把手把手-放在放在-桌上桌上ArtificialIntelligenceNLP:10 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(7)7)语言学的研究理解的层次语言学的研究理解的层次句句法法分分析析:对对句句子子和和短短语语的的结结构构进进行行分分析析,找找出出词词、短短语语等等的的相相互互关关系系以以及及各各自自在在句句子子中中的的作作用用等等。在在语语言言自自动动处处理理的的研研究究中中,句句法法分分析析的的研研
11、究究是是最最为为集集中中的的,这这与与乔乔姆姆斯斯基基(ChomskyChomsky)的的贡贡献献是是分分不不开开的的。主主要要方方法法有有:短语结构语法、格语法、扩充转移网络、功能语法等。短语结构语法、格语法、扩充转移网络、功能语法等。语语法法分分析析:将将单单词词之之间间的的线线性性次次序序变变换换成成一一个个显显示示单单词词如何与其它单词相关联的结构。确定语句是否合乎语法如何与其它单词相关联的结构。确定语句是否合乎语法ArtificialIntelligenceNLP:11 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般
12、问题自然语言理解的一般问题(8)8)语言学的研究理解的层次语言学的研究理解的层次语语义义分分析析:通通过过分分析析找找出出词词义义,结结构构意意义义及及其其结结合合意意义义,从从而而确确定定语语言言所所表表达达的的真真正正(实实际际)含含义义或或概概念念。在在语语言言自自动动理理解解中中,语语义义越来越成为一个重要的研究内容。(尤其是对话系统)越来越成为一个重要的研究内容。(尤其是对话系统)你打我你打我我打你我打你语语用用分分析析:研研究究语语言言所所在在的的外外界界环环境境对对语语言言使使用用所所产产生生的的影影响响。描描述述语语言言的的环环境境知知识识、语语言言与与语语言言使使用用者者在在
13、某某个个给给定定语语言言环环境境中中的的关关系。为确定真正含义,对表达的结构重新加以解释。(故宫、一块)系。为确定真正含义,对表达的结构重新加以解释。(故宫、一块)ArtificialIntelligenceNLP:12 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(9)9)研究目标研究目标建立一个足够精确的语言数学模型使计算机通过编程来建立一个足够精确的语言数学模型使计算机通过编程来完成自然语言的相关任务。如:听、读、写、说,释义,完成自然语言的相关任务。如:听、读、写、说,释义,翻译,回答问题等
14、。通过语言索取信息,由此能力则说翻译,回答问题等。通过语言索取信息,由此能力则说明该系统对语言已理解了明该系统对语言已理解了 。ArtificialIntelligenceNLP:13 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(10)10)自然语言的层次划分及对应技术自然语言的层次划分及对应技术理论层次结构实现技术模板匹配、基于规则语音模式匹配基于词素、词汇词汇词典结构转换生成、词汇功能语法语法扩 展 转 移 网 络(ATN),CF规则 格语法、语义基元理论、模型理论语义产生式规则、概念相依理论
15、、脚本、框架、语义网络、逻辑 基于记忆的推理、语言行为理论、篇章语法语用ArtificialIntelligenceNLP:14 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(11)11)应用应用机器翻译或机器辅助翻译。机器翻译或机器辅助翻译。文本理解:将输入文本转换成某种数据库格式。文本理解:将输入文本转换成某种数据库格式。文文本本生生成成:根根据据用用户户需需要要以以某某种种自自然然语语言言的的方方式式输输出出储储存存在在计计算算机机内内的各种信息。的各种信息。自自然然语语言言接接口口:人人类类
16、直直接接用用自自然然语语言言与与数数据据库库、专专家家系系统统等等进进行行人人机机交互。交互。ArtificialIntelligenceNLP:15 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(12)12)应用应用网网 络络 方方 面面:信信 息息 检检 索索(information information retrievalretrieval),提提 出出(extractionextraction),过过滤滤(filteringfiltering),分分类类(classificationcla
17、ssification),汇汇总总 (summarizationsummarization)等等如如:网网上上信信息息检检索索,电电子子图图书书馆馆(digital digital librarylibrary),电电子子商商务务(e-commercee-commerce)等等例:例:和服和服|务务|于三日后裁制完毕。于三日后裁制完毕。(kimonomust)这个酒店的设施这个酒店的设施|和和|服务服务|是一流的。是一流的。(andservice)未登录词未登录词(unknownwordprocessing):如:高如:高海燕海燕(stormpetrel)ArtificialIntellige
18、nceNLP:16 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(13)13)自然语言理解的研究大体上经历了三个 时期萌芽时期萌芽时期 发展时期发展时期 早期:60年代以关键词匹配为主流中期:70年代以句法语义分析为主流近期:80年代以来开始走向实用化和工程化大规模真实文本处理时期大规模真实文本处理时期 比较成功的系统处理都是受限的自然语言子集句法受限:句子结构的复杂性方面受到限制语义受限/领域受限:所表达的事物的数量方面受到限制ArtificialIntelligenceNLP:17 Gradua
19、te University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(14)14)60年代以关键词匹配为主流 特点:没有真正意义上的语法分析,主要依靠关键词匹配技术来识别输入句子的意义在系统中事先存放了大量包含某些关键词的模式,每个模式与一个或多个解释(响应式)相对应。每当输入一个句子,系统便查找与之匹配的模式,一旦匹配成功,系统就输出相应的解释,不考虑其他成分对句子意义的影响是一种近似匹配技术,输入句子可以不准循语法,但是也容易导致错误ArtificialIntelligenceNLP:18 Graduate University,
20、Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(15)15)70年代句法语义分析为主流采用句法-语义分析技术典型例子LUNAR允许用普通英语和数据库对话的人机接口句法分析句法分析语义解释语义解释数据检索数据检索ATN语法语法词典词典语义规则语义规则数据库数据库ArtificialIntelligenceNLP:19 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(16)16)80年代以来的实用化和工程化主要特点是开始走向实用化和工程化。其重要标志之
21、一是有一批商品化的自然语言人机接口系统和机器翻译系统推向了市场。另一方面,人们已经开始对大规模真实文本进行理解句法语义分析为主的思想来自于规则的方法,而规则不可能把所有的知识表示出来自然语言在数量上浩瀚无际在性质上具有不确定性和模糊性。ArtificialIntelligenceNLP:20 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(17)17)语料库语言学(corpus linguistics)语言学知识的源泉是大规模活生生的语料,要想让计算机理解自然语言,首先要让计算机能从库存的大规模语料中
22、自动或半自动地获取语言理解所需的各种知识,对语言现象作出客观的、细致的描述。目前采用的主要手段是建立各种统计模型,可用于词类的自动标注,以及句法语义的更高层次的分析。该方法可以和规则方法相互补充。ArtificialIntelligenceNLP:21 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(18)18)在当今计算技术条件下,要想把处理自然语言所需在当今计算技术条件下,要想把处理自然语言所需要的知识都用现有的知识表示技术明确表达出来,要的知识都用现有的知识表示技术明确表达出来,是不可能的。这既
23、是由于这种知识的是不可能的。这既是由于这种知识的“数量数量”巨大,巨大,有时由于它们在有时由于它们在“质质”的方面高度的不确定性和模的方面高度的不确定性和模糊性。糊性。最近十几年来新提出的语料库语言学,它顺应了大最近十几年来新提出的语料库语言学,它顺应了大规模真实文本处理的需要,提出了以计算机语料库规模真实文本处理的需要,提出了以计算机语料库为基础的语言学研究及自然语言处理的新思想。为基础的语言学研究及自然语言处理的新思想。ArtificialIntelligenceNLP:22 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般
24、问题自然语言理解的一般问题(19)19)基于语料库的处理思想能够在工程上、在宽广的语言覆盖基于语料库的处理思想能够在工程上、在宽广的语言覆盖面上解决大规模真实文本处理这一极其艰巨的课题,对传面上解决大规模真实文本处理这一极其艰巨的课题,对传统的处理方法的一个强有了的补充。统的处理方法的一个强有了的补充。新型的智能计算机和多媒体计算机均要求设计出更为友好新型的智能计算机和多媒体计算机均要求设计出更为友好的人机界面,使自然语言、文字、图像和声音等信号都能的人机界面,使自然语言、文字、图像和声音等信号都能直接输入计算机。要求计算机能以自然语言与人进行对话直接输入计算机。要求计算机能以自然语言与人进行
25、对话交流,就需要计算机具有自然语言能力,尤其是口语理解交流,就需要计算机具有自然语言能力,尤其是口语理解和生成能力。和生成能力。ArtificialIntelligenceNLP:23 Graduate University,Chinese academy of Sciences.自然语言理解的一般问题自然语言理解的一般问题(20)20)发展快的原因:发展快的原因:计算机的发展计算机的发展:高速、统计处理。高速、统计处理。需求需求:机器人能听懂人的话,与人交谈,自动学习。机器人能听懂人的话,与人交谈,自动学习。但但是是,因因为为自自然然语语言言是是开开放放集集,每每天天都都有有新新词词产产生生
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