自然语言处理第9章句法和语义的关系ppt课件.ppt
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1、Chapter 9 句法句法和语义的关系和语义的关系 2000.04 这一章将讨论联系句子的逻辑形式和句法结构的方法。这使得在剖析句子过程中,可以的到它的逻辑形式,这种方法我们称之为语义理解语义理解语义理解语义理解(semantic interpretation);另外,有一种方法允许我们由一个特定的逻辑形式产生相应的句子结构树,即语义实现语义实现语义实现语义实现 (semantic realization)。为了完整的联系句法和语义,就需要每一个成分都有其合适的意思表达式。成分的意思和子成分的意思之间的关系可以在带有特征的文法中指定,因为每一个句法规则都有其相应的语义理解规则,这种方法常称为
2、 rule-by-rule方式 的语义理解。9.7 由逻辑形式产生句子9.1 语义理解和合成性9.2 一个用于语义理解的简单文法 字典9.3 介词短语和动词短语9.4 词条化的语义理解和语义角色9.5 简单问题的处理9.6 用特征合一的语义理解End 考查语言中的一些基本结构,在剖析一小段英语过程中建立一个文法来产生每一个成分的逻辑形式,在这两节中所用的逻辑形式是命题-变量的结构。讨论语义合成的观点并引入演算演算(lambda calculus)作为建立合成理论的工具。如何用语义角色来产生逻辑形式,并主要讨论建立分级字典的必要性,因为用它可以减少确定词条意思的工作量。讨论语义理解中如何处理简单
3、的问题。讲述形成逻辑形式的另一种方法,它将利用附加特征,从而比表达方法更具有选择性,这样允许我们表达可逆的文法。讨论语义实现,阐述对于给出逻辑形式和可逆文法,如何产生相应的句子。9.1 9.1 语义理解和合成性语义理解和合成性语义理解和合成性语义理解和合成性 在语义理解过程中,我们有一个重要的假定:在语义理解过程中,我们有一个重要的假定:语义的语义的合合合合成过程成过程成过程成过程(compositional process)compositional process)。这就意味着一个成分的意这就意味着一个成分的意思可以由它的子成分的意思单独地推导出。合成理论有一些思可以由它的子成分的意思单独
4、地推导出。合成理论有一些很吸引人的性质,尤其理解可以随着子短语的理解而增加,很吸引人的性质,尤其理解可以随着子短语的理解而增加,例如句法中的上下文无关文法就是关于句法的合成理论,只例如句法中的上下文无关文法就是关于句法的合成理论,只需将规则应用于子成分的类型,不用考虑它们的内部结构,需将规则应用于子成分的类型,不用考虑它们的内部结构,如规则:如规则:S NP VPS NP VP,不管不管NPNP的特定形式,通过简单的加入的特定形式,通过简单的加入一个一个NPNP规则:规则:NP PRONP PRO,这样一个新类型的句子就产生了,这样一个新类型的句子就产生了,即具有一个代词处于可接受的位置的任何
5、句子,这个吸引人即具有一个代词处于可接受的位置的任何句子,这个吸引人的性质正是我们进行语义理解所需要的。的性质正是我们进行语义理解所需要的。语言的合成性常根据严格的标准来定义,一个子成分语言的合成性常根据严格的标准来定义,一个子成分的意思将在其它子成分的意思映射到新成分的过程中起作的意思将在其它子成分的意思映射到新成分的过程中起作用,而在合成方法中,要求常大大放宽,只要按一个成分,用,而在合成方法中,要求常大大放宽,只要按一个成分,一个成分的意思逐渐增加即可。一个成分的意思逐渐增加即可。这将是我们用合成理论所会碰到的难题之一。围绕这这将是我们用合成理论所会碰到的难题之一。围绕这个问题,可以引入
6、个问题,可以引入无范围的逻辑形式无范围的逻辑形式(the unscoped logicalthe unscoped logical form)form)。如果我们定义语义理解的目标是产生一个无范围的如果我们定义语义理解的目标是产生一个无范围的逻辑形式,则上个句子将表达成:逻辑形式,则上个句子将表达成:(LOVES l1(NAME j1“Jill”)LOVES l1(NAME j1“Jill”)它更加接近句子的句法结构。它更加接近句子的句法结构。例例例例11一个典型的问题是带有量词的句子:一个典型的问题是带有量词的句子:Jill loves every dog.Jill loves every
7、dog.这个句子的句法结构只是将词聚集在一起组成短语:这个句子的句法结构只是将词聚集在一起组成短语:(Jill)(loves(every dog)Jill)(loves(every dog)但但这这个个句句子子的的无无歧歧义义的的逻逻辑辑形形式式若若用用谓谓词词-变变量量的的形形式式(predicate-argument formpredicate-argument form)描述,则为:描述,则为:(EVERY d EVERY d:(DOG1 d)(LOVES1 l1(NAME j1“Jill”)d)(DOG1 d)(LOVES1 l1(NAME j1“Jill”)d)合成模型倾向于使文法更
8、容易扩展和维持。但建立一个语合成模型倾向于使文法更容易扩展和维持。但建立一个语义理解的合成理论看似容易,但做起来难:首先,句子的句法义理解的合成理论看似容易,但做起来难:首先,句子的句法结构和逻辑形式的结构之间存在结构的不一致。结构和逻辑形式的结构之间存在结构的不一致。例如:短语例如:短语every dogevery dog是动词短语是动词短语 loves every dogloves every dog的一个子的一个子成分,然而它的语义理解成分,然而它的语义理解广义的量化短语广义的量化短语(EVERY d EVERY d:(DOG1(DOG1 d)d)看起来象是把动词短语的意思作为它的一部分
9、;更糟看起来象是把动词短语的意思作为它的一部分;更糟糕的是好象把糕的是好象把every dogevery dog的理解分裂开了:将量词结构和变量的理解分裂开了:将量词结构和变量从谓词中分离出来。结果是很难看出从谓词中分离出来。结果是很难看出every dogevery dog孤立地代表什孤立地代表什么意思及如何用它来构造整个句子的意思。么意思及如何用它来构造整个句子的意思。这表明对于每条狗这表明对于每条狗 d d 都有一个由都有一个由 Jill lovingJill loving d d 的事件的事件l1l1。在这在这当中,逻辑形式的各个部分和句法分析中的成分之间就不是当中,逻辑形式的各个部分
10、和句法分析中的成分之间就不是简单的一一对应关系。简单的一一对应关系。它的意思是它的意思是 Jack diedJack died,这种理解似乎与动词这种理解似乎与动词 kick kick 以及以及 bucket bucket 毫无关系。这样的句子的意思就不象是由子成分的毫无关系。这样的句子的意思就不象是由子成分的意思构造出来,处理这种情况的一种方法是允许将语义意意思构造出来,处理这种情况的一种方法是允许将语义意思赋予整个短语,而不是根据语义合成。我们原来就假设思赋予整个短语,而不是根据语义合成。我们原来就假设基本单元是单词基本单元是单词(或词素或词素),习惯用语的表达则建议将其推,习惯用语的表达
11、则建议将其推广,使得一个完整的短语可以有一个基本的广,使得一个完整的短语可以有一个基本的(即不用推导的即不用推导的)意思。这样动词短语意思。这样动词短语 kick the bucket kick the bucket 有着类似于动词有着类似于动词 die die 的的基本意思。在合成意思不能应用于理解习惯用语时,通过基本意思。在合成意思不能应用于理解习惯用语时,通过观察特定的句法意译来匹配这些句子。观察特定的句法意译来匹配这些句子。例如:表示被动的句子例如:表示被动的句子The bucket was kicked by JackThe bucket was kicked by Jack,就不能
12、解释成就不能解释成 Jack diedJack died。对于合成理论的另外一个挑战是习惯用语。对于合成理论的另外一个挑战是习惯用语。例例2 2 你可以说你可以说Jack kicked the bucketJack kicked the bucket。解决这个问题的另一种方法是对习惯用语中出现的单词引解决这个问题的另一种方法是对习惯用语中出现的单词引入新的意义。例如,入新的意义。例如,kick kick 将有一个意思将有一个意思 DIE1DIE1,它的宾语的子词它的宾语的子词类是类是 BUCKET1 BUCKET1 类型。虽然习惯用语是语言中一个非常有趣而类型。虽然习惯用语是语言中一个非常有趣
13、而且很重要的方面,但在接下去的几章中,我们将没有讨论它。且很重要的方面,但在接下去的几章中,我们将没有讨论它。为了达到本书的目的,你可以假设基本意思总是和单词联系在为了达到本书的目的,你可以假设基本意思总是和单词联系在一起。一起。有趣的是,这个句子是有歧义的,它有一个由每个词的有趣的是,这个句子是有歧义的,它有一个由每个词的意思所构造的意思意思所构造的意思:(KICK1 k1(NAME j1“Jack”)KICK1 k1(NAME j1“Jack”)而另一个由词而另一个由词JackJack和短语和短语kick the bucketkick the bucket的基本意思的基本意思所构造的意思所
14、构造的意思:(DIE1 d1(NAME j1“Jack”)DIE1 d1(NAME j1“Jack”)如如果果语语义义理理解解的的过过程程是是合合成成,那那么么你你必必须须能能够够赋赋予予任任何何的的句句法法成成分分一一个个相相应应的的语语义义结结构构。比比如如:你你必必须须能能够够赋赋予予每每一一个个动动词词短短语语一一些些固固定定的的意意思思形形式式,使使它它能能够够用用于于含含有有VPVP子子成成分的规则。分的规则。考虑最简单的情况,动词短语只包含一个不及物动词,如考虑最简单的情况,动词短语只包含一个不及物动词,如句子句子 Jack laughedJack laughed。一种方法是动词
15、短语一种方法是动词短语 laughed laughed 的意思是作为的意思是作为一个一个一元谓词一元谓词 (a unary predicatea unary predicatea unary predicatea unary predicate),这对任何对象的这对任何对象的 laughedlaughed(过去形式)动作来说是为真。这种方法能一般化吗?过去形式)动作来说是为真。这种方法能一般化吗?也就是说,每个动词短语也就是说,每个动词短语VPVP都有一个意思,即是作为一个一元都有一个意思,即是作为一个一元谓词吗?考虑句子谓词吗?考虑句子 Jack kissed SueJack kissed
16、Sue。它的逻辑形式是:它的逻辑形式是:KISS1 k1(NAME j1“Jack”)(NAME s1“Sue”)KISS1 k1(NAME j1“Jack”)(NAME s1“Sue”)动词短语动词短语 kiss Sue kiss Sue 的意思是什么?它作为一元谓词,对任意的意思是什么?它作为一元谓词,对任意对象作了对象作了kissed Sue kissed Sue 的动作来说都是为真的吗?的动作来说都是为真的吗?但是,到目前为止我们仍无法表达这样复杂的一元谓词。但是,到目前为止我们仍无法表达这样复杂的一元谓词。BOX 9.1BOX 9.1 演算演算演算演算(lambda calculus
17、)lambda calculus)和和和和变换变换变换变换(lambda reduction)lambda reduction)lambda reduction)lambda reduction)演算的式子包含一个等价的断言:演算的式子包含一个等价的断言:=这个系统中最关键的公理是这个系统中最关键的公理是 (x x PxPx)a)=Px/a)a)=Px/a其中其中PxPx是包含是包含xx的任意式子,在式子的任意式子,在式子Px/aPx/a中,用中,用aa替代所有的替代所有的xx。我们定义两种操作:我们定义两种操作:变换变换变换变换(lambda reduction)lambda reducti
18、on)lambda reduction)lambda reduction)提取提取提取提取(lambda abstraction)lambda abstraction)lambda abstraction)lambda abstraction)演演算算将将可可以以用用来来表表达达上上面面的的例例子子,尤尤其其表表达达式式 (x x(KISS(KISS k1 k1 x(NAME x(NAME s1 s1“Sue”)“Sue”)是是带带一一个个变变量量的的谓谓词词,你你可可以以将将 x x 看看作作变变量量,而而且且这这个个谓谓词词对对任任意意的的对对象象 O O 来来说说都都是是为为真真的的,这
19、这样样在在表表达达式式的的最最终终结结果果中中子子成成分分 O O 对对 x x 来来说说是是一一个个正正确确的的命命题题。象象其其他他谓谓词词,你你可可以以由由表表达达式式和和变变量量构构造造一一个个命题。在逻辑形式语言,下面这个命题:命题。在逻辑形式语言,下面这个命题:(x(KISS1 k1 x(NAME s1“Sue”)(NAME j1“Jack”)x(KISS1 k1 x(NAME s1“Sue”)(NAME j1“Jack”)我们通常说的最终表达式是通过我们通常说的最终表达式是通过表达式表达式 (x(KISS1 x(KISS1 x(NAME s1“Sue”)x(NAME s1“Sue
20、”)应用应用于变量于变量(NAME j1“Jack”)NAME j1“Jack”)而获得的,而获得的,这个操作称为这个操作称为 变换变换变换变换(lambda reduction)lambda reduction)lambda reduction)lambda reduction)。当且仅当当且仅当 (NEME j1“Jack”)NEME j1“Jack”)满足谓词满足谓词 (xx(KISS k1 KISS k1 x(NAMEs1“Sue”)x(NAMEs1“Sue”)时,时,这个命题为真。这个命题为真。而当且仅当而当且仅当 (KISS1 k1(NAME j1“Jack”)(NAME s1 K
21、ISS1 k1(NAME j1“Jack”)(NAME s1“Sue”)“Sue”)为真,上述定义的命题为真。为真,上述定义的命题为真。我我们们已已经经不不得得不不引引入入新新的的概概念念如如表表达达式式。你你可可以以试试图图放放去去这这种种方方法法,而而建建立立其其他他方方式式的的语语义义理理解解,然然而而,当当处处理理更更大大的文法或更复杂的情况时,合成理论将更吸引人。的文法或更复杂的情况时,合成理论将更吸引人。例例3 3 用这种方式,动词短语可以容易地连接,即使他们用这种方式,动词短语可以容易地连接,即使他们具有不同的句法结构,象句子:具有不同的句法结构,象句子:Sue laughs a
22、nd opens the Sue laughs and opens the door.door.这个句子含有两个这个句子含有两个VPVP:laughslaughs和和opens the dooropens the door。它们可以合并成为一个复杂的一元谓词,它们可以合并成为一个复杂的一元谓词,即即(a(&LAUGHS1 l2 a)(OPENS1 o2 a)a(&LAUGHS1 l2 a)(OPENS1 o2 a)它它在句子在句子someone who both laughs and open the door.someone who both laughs and open the door
23、.中作中作一元的谓词是为真的。一元的谓词是为真的。这是动词短语的正确形式,它可以和其它成分这是动词短语的正确形式,它可以和其它成分(如其它如其它VP)VP)连接,比如可以应用于作主语的连接,比如可以应用于作主语的NPNP,其逻辑形式为其逻辑形式为(NAME s1 NAME s1“Sue”)“Sue”),从而形成一个原始的句子:从而形成一个原始的句子:(&(&(LAUGHS1 l2(NAME s1“Sue”)LAUGHS1 l2(NAME s1“Sue”)(OPENS1 o2(NAME s1“Sue”)(OPENS1 o2(NAME s1“Sue”)前者是在句子前者是在句子 someone wh
24、o laughssomeone who laughs.中作一元谓词是为真的,中作一元谓词是为真的,即即 (aa (LAUGHS1(LAUGHS1 l2 l2 a)a);后者后者在句子在句子 someone who opens the door.someone who opens the door.中作一元谓词是为中作一元谓词是为真的,即真的,即(a(OPENS1 a(OPENS1 o2o2 a THE a)DOOR)。考考虑虑其其它它例例子子:介介词词短短语语修修饰饰的的名名词词短短语语可可以以有有很很多多方方法法处处理理,例例如如对对于于名名词词短短语语 The The man man in
25、 in the the store store 中中的的介介词词短短语语 in in the the storestore,我我们们可可以以有有一一个个不不独独立立的的意意思思。一一种种特特定定的的技技巧巧可可先先寻寻找找修修饰饰的的位位置置,然然后后合合起起来来理理解解。但但这这种种技技巧巧在在理理解解句句子子 The The man man is is in in the the store.store.或或The The man man was was thought thought to to be be in in the the store.store.时时是是无无助助的的。如如果
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