自然語言理解課件

第11章自然語言理解11.1簡單句理解11.2復合句理解11.3轉(zhuǎn)換文法和轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)1謝謝觀賞2019-8-28第11章自然語言理解11.1簡單句理解1謝謝11.1.1理解的實現(xiàn)過程

10.1.1理解的實現(xiàn)過程要理解一個語句，需建立起一個和該簡單句相對應(yīng)的機內(nèi)表達。而要建立機內(nèi)表達，需要做以下兩方面的工作：

(1)理解語句中的每一個詞。

(2)以這些詞為基礎(chǔ)組成一個可以表達整個語句意義的結(jié)構(gòu)。2謝謝觀賞2019-8-2811.1.1理解的實現(xiàn)過程10.1.1理解的實現(xiàn)過程

第一項工作看起來很容易,似乎只是查一下字典就可以解決。而實際上由于許多單詞有不止一種含義,因而只由單詞本身不能確定其在句中的確切含義,需要通過語法分析,并根據(jù)上下文關(guān)系才能最終確定,例如,單詞diamond有“菱形”、“棒球場”和“鉆石”三種意思,在語句JohnsawSusan’sdiamondshimmeringfromacrosstheroom.中,由于“shimmering”的出現(xiàn),則顯然“diamond”是“鉆石”的含義,因為“菱形”和“棒球場”都不會閃光。再如在語句

I’llmeetyouatthediamond.3謝謝觀賞2019-8-28第一項工作看起來很容易,似乎只是查一下字典就可以解中,由于“at”后面需要一個時間或地點名詞作為它的賓語,顯然這里的“diamond”是“棒球場”的含義,而不能是其他含義。第二項也是一個比較困難的工作。因為要以這些單詞為基礎(chǔ)來構(gòu)成表示一個句子意義的結(jié)構(gòu),需要依賴各種信息源,其中包括所用語言的知識、語句所涉及領(lǐng)域的知識以及有關(guān)該語言使用者應(yīng)共同遵守的習慣用法的知識。由于這個解釋過程涉及到許多事情,因而常常將這項工作分成以下三個部分來進行：

4謝謝觀賞2019-8-28中,由于“at”后面需要一個時間或地點名詞作為它的賓語,(1)語法分析。將單詞之間的線性次序變換成一個顯示單詞如何與其他單詞相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)。語法分析確定語句是否合乎語法,因為一個不合語法的語句就更難理解。

(2)語義分析。各種意義被賦予由語法分析程序所建立的結(jié)構(gòu),即在語法結(jié)構(gòu)和任務(wù)領(lǐng)域內(nèi)對象之間進行映射變換。

(3)語用分析。

為確定真正含義,對表達的結(jié)構(gòu)重新加以解釋。

5謝謝觀賞2019-8-28(1)語法分析。將單詞之間的線性次序變換成一個顯示11.1.2語法分析要進行語法分析,必須首先給出該語言的文法規(guī)則,以便為語法分析提供一個準則和依據(jù)。對于自然語言人們已提出了許多種文法,例如,喬姆斯基(Chomsky)提出的上下文無關(guān)文法就是一種常用的文法。一個語言的文法一般用一組文法規(guī)則(稱為產(chǎn)生式或重寫規(guī)則)以及非終結(jié)符與終結(jié)符來定義和描述。例如,下面就是一個英語子集的上下文無關(guān)文法：

6謝謝觀賞2019-8-2811.1.2語法分析6謝謝觀賞2019-8-2811.1.2語法分析要進行語法分析,必須首先給出該語言的文法規(guī)則,以便為語法分析提供一個準則和依據(jù)。對于自然語言人們已提出了許多種文法,例如,喬姆斯基(Chomsky)提出的上下文無關(guān)文法就是一種常用的文法。一個語言的文法一般用一組文法規(guī)則(稱為產(chǎn)生式或重寫規(guī)則)以及非終結(jié)符與終結(jié)符來定義和描述。

例如,下面就是一個英語子集的上下文無關(guān)文法：

7謝謝觀賞2019-8-2811.1.2語法分析7謝謝觀賞2019-8-28〈sentence〉∷=〈nounphrase〉〈verbphrase〉〈nounphrase〉∷=〈determiner〉〈noun〉〈verbphrase〉∷=〈verb〉〈nounphrase〉|〈verb〉〈determiner〉∷=the|a|an〈noun〉∷=man|student|apple|computer〈verb〉∷=eats|operats

這個文法有6條文法規(guī)則,它們是用BNF范式表示的。其中帶尖括號的項為非終結(jié)符,第一個非終結(jié)符稱為起始符,不帶尖括號的項為終結(jié)符,符號“∷=”的意思是“定義為”,符號“|”是“或者”的意思,而不帶“|”的項之間是“與”關(guān)系。符號“∷=”也可以用箭頭“→”表示。

8謝謝觀賞2019-8-28〈sentence〉∷=〈nounphrase〉〈verb

有了文法規(guī)則,對于一個給定的句子,就可以進行語法分析,即根據(jù)文法規(guī)則來判斷其是否合乎語法?？梢钥闯?上面的文法規(guī)則實際是非終結(jié)符的分解、變換規(guī)則。分解、變換從起始符開始,到終結(jié)符結(jié)束。所以,全體文法規(guī)則就構(gòu)成一棵如圖11－1所示的與或樹,我們稱其為文法樹。所以,對一個語句進行語法分析的過程也就是在這個與或樹上搜索解樹的過程?？梢钥闯?搜索解樹可以自頂向下進行,也可以自底向上進行。自頂向下搜索就是從起始符sentence出發(fā),推導所給的句子；自底向上搜索就是從所給的句子出發(fā),推導起始符sentence。

9謝謝觀賞2019-8-28有了文法規(guī)則,對于一個給定的句子,就可以進行語法分圖

11-1文法樹

10謝謝觀賞2019-8-28圖11-1文法樹10謝謝觀賞2019-8-28例11.1下面是一個基于上述文法的語法分析程序。它采用自頂向下搜索。

sentence(X):append(Y,Z,X),noun_phrase(Y),verb_phrase(Z).noun_phrase(X):append(Y,Z,X),determiner(Y),noun(Z).verb_phrase(X):append(Y,Z,X),verb(Y),noun_phrase(Z).verb_phrase(X):verb(X).determiner(［the］).noun(［H|_］):member(H,［man,student,apple,banana,computer］).verb(［H|_］):member(H,［eats,study,programming,operats］).append(［］,L,L).append(［H|T］,L,［H|L2］):append(T,L,L2).member(X,［X|_］).member(X,［_|T］):member(X,T).11謝謝觀賞2019-8-28例11.1下面是一個基于上述文法的語法分析程序。它采這個程序是先把所給的句子以符號表的形式約束給謂詞sentence的變量X,然后對其進行分解和變換。如果最終分解、變換的結(jié)果與語言的文法樹相符,則證明所給的句子語法正確；

否則語法錯誤。

例如,對于句子

thestudentoperatsthecomputer要用該程序進行語法分析,則應(yīng)給出詢問：

?-sentence(［the,student,operats,the,computer］).這時,系統(tǒng)則回答：

yes分析這個句子所產(chǎn)生的解樹如圖11-2所示。這個解樹稱為該句子的語法分析樹。

12謝謝觀賞2019-8-28這個程序是先把所給的句子以符號表的形式約束給謂詞sent圖

11-2語法分析樹

13謝謝觀賞2019-8-28圖11-2語法分析樹13謝謝觀賞2019-8-28需指出的是,這個程序雖然易于理解,但運行效率較低。因為在用append謂詞對句子進行分解時一般要進行多次回溯。

為此,我們把這個程序修改為如下形式：

sentence(X,Y):noun_phrase(X,Z),verb_phrase(Z,Y).noun_phrase(X,Y):determiner(X,Z),noun(Z,Y).verb_phrase(X,Y):verb(X,Z),noun_phrase(Z,Y).verb_phrase(X,Y):verb(X,Y).determiner(［the|T］,T).noun(［H|T］,T):member(H,［man,student,apple,computer］).verb(［H|T］,T):member(H,［eats,operats］).14謝謝觀賞2019-8-28需指出的是,這個程序雖然易于理解,但運行效率較低。這個程序的每個謂詞有兩個參量,它們都是符號表。對于一個給定的句子,后一個表是前一個表的余表。語法分析時,把所給的句子以符號表的形式約束給sentence的第一個變量X,第二個變量約束為空表。如

?-sentence(［the,student,operats,the,computer］,［］).則系統(tǒng)仍然回答：

yes這個程序雖然難讀,但它的運行效率較高。語法分析可判斷一個句子的語法結(jié)構(gòu)是否正確,但不能判斷一個句子是否有意義。例如把上面詢問中的例句改為?-sentence(［the,computer,operats,the,student］,［］).系統(tǒng)則仍然回答：yes。對于諸如此類的問題,語義分析則可解決。

15謝謝觀賞2019-8-28這個程序的每個謂詞有兩個參量,它們都是符號表。對于一個11.1.3語義分析語義分析就是要識別一個語句所表達的意思。語義分析的方法很多,如運用格文法、語義文法等。語義文法是進行語義分析的一種簡單方法。所謂語義文法,就是在傳統(tǒng)的短語結(jié)構(gòu)文法的基礎(chǔ)上,將名詞短語、動詞短語等不含語義信息的純語法類別,用所討論領(lǐng)域的專門類別來代替。

例如,下面就是一個語義文法的例子：

16謝謝觀賞2019-8-2811.1.3語義分析16謝謝觀賞2019-8-28S→PRESENTtheATTRIBUTEofSHIPPRESENT→whatis|canyoutellmeATTRIBUTE→length|classSHIP→theSHIPNAME|CLASSNAMEclassshipSHIPNAME→Huanghe|ChangjiangCLASSNAME→carrier|submarine這是一個艦船管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)自然語言接口的語義文法片段。

17謝謝觀賞2019-8-28S→PRESENTtheATTRIBUTEofSHI

可以看出,語義文法的重寫規(guī)則與上下文無關(guān)文法的形式是類似的。但這里沒有出現(xiàn)像名詞短語和動詞短語等語法類別,而是用了PRESENT、ATTRIBUTE、SHIP等專門領(lǐng)域中的類別。對于語義文法的分析方法,可以使用與上下文無關(guān)文法相類似的方法。利用上面給出的語義文法,可以從語義上識別如下的語句：

WhatistheclassoftheChangjiang?

CanyoutellmethelengthoftheHuanghe?

語義文法可以排除無意義的句子。

當然,它只能適應(yīng)于嚴格限制的應(yīng)用領(lǐng)域。

18謝謝觀賞2019-8-28可以看出,語義文法的重寫規(guī)則與上下文無關(guān)文法的形式是類11.2

復

合

句

理

解

簡單句的理解不涉及句與句之間的關(guān)系,它的理解過程首先是賦單詞以意義,然后再給整個語句賦予一種結(jié)構(gòu)。而一組語句的理解,無論它是一個文章選段,還是對話節(jié)錄,句子之間都有相互關(guān)系。所以,復合句的理解,就不僅要分析各個簡單句,而且要找出句子之間的關(guān)系。這些關(guān)系的發(fā)現(xiàn),對于理解起著十分重要的作用。句子之間的關(guān)系包括以下幾種：

(1)相同的事物,例如：“小華有個計算器,小劉想用它?！眴卧~“它”和“計算器”指的是同一物體。

19謝謝觀賞2019-8-2811.2復合句理解簡單句的理解不涉及句與句之(2)事物的一部分,例如：“小林穿上她剛買的大衣,發(fā)現(xiàn)掉了一個扣子?！薄翱圩印敝傅氖恰皠傎I的大衣”的一部分。(3)行動的一部分,例如：“王宏去北京出差,他乘早班飛機動身?！背孙w機應(yīng)看成是出差的一部分。(4)與行動有關(guān)的事物,例如：“李明準備騎車去上學,但他騎上車子時,發(fā)現(xiàn)車胎沒氣了?！?/p>

李明的自行車應(yīng)理解為是與他騎車去上學這一行動有關(guān)的事物。

20謝謝觀賞2019-8-28(2)事物的一部分,例如：20謝謝觀賞2019-8-2

(5)因果關(guān)系,例如：“今天下雨,所以不能上早操?！毕掠陸?yīng)理解為是不能上操的原因。

(6)計劃次序,例如：“小張準備結(jié)婚,他決定再找一份工作干?！毙垖ぷ鞲信d趣,應(yīng)理解為是由于他要結(jié)婚,而結(jié)婚需要錢而引起的。21謝謝觀賞2019-8-28(5)因果關(guān)系,例如：21謝謝觀賞2019-8-2要能做到理解這些復雜的關(guān)系,必須具有相當廣泛領(lǐng)域的知識才行,也就是要依賴于大型的知識庫,而且知識庫的組織形式對能否正確理解這些關(guān)系,起著很重要的作用。特別對于較大的知識庫,應(yīng)考慮如何將問題的“焦點”集中在知識庫的相關(guān)部分。例如,對于下面的一段話：“接著,把虎鉗固定到工作臺上。螺栓就放在小塑料袋中?！憋@然,第二句中的螺栓就是第一句中用來固定虎鉗的螺栓。所以,如果在理解第一句時,就把需用的螺栓置于“焦點”之中,則全句的理解就容易了。因此,需要表示出與“固定”有關(guān)的知識,以便當見到“固定”時,能方便地提取出來。22謝謝觀賞2019-8-28要能做到理解這些復雜的關(guān)系,必須具有相當廣泛領(lǐng)域的知識對于描述與行為有關(guān)的復合語句,也可采用目標結(jié)構(gòu)的方法幫助理解。即對于常見的一些行為目標,事先制定出其行動規(guī)劃,這樣,當語句所描述的情節(jié)中的某些信息省略時,可以調(diào)用這些規(guī)劃,通過推導找到問題的答案。例如對于下面的文章片段：“小王有點餓。他便向行人打聽餐館在哪里?！比绻羞@樣的行動規(guī)劃：打聽地址→去餐館→吃飯→不餓則就不難理解第二個句子了。

23謝謝觀賞2019-8-28對于描述與行為有關(guān)的復合語句,也可采用目標結(jié)構(gòu)的方法幫11.3

轉(zhuǎn)換文法和轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)

11.3.1轉(zhuǎn)換文法人們對自然語言句子的結(jié)構(gòu)進行研究,發(fā)現(xiàn)同一個意思往往有許多不同的表示形式(說法)。例如語句：

Maryreadmeastory.和

Maryreadastorytome.

24謝謝觀賞2019-8-2811.3轉(zhuǎn)換文法和轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)11.3.1轉(zhuǎn)換文法24謝說法雖然不同,但意思實際是完全一樣的。再如主動句和被動句也是常用的兩種不同的表示形式。于是,人們就提出了語句的深層結(jié)構(gòu)和表層結(jié)構(gòu)的概念。認為一個句子可以有多個不同的表層結(jié)構(gòu),但其深層結(jié)構(gòu)都是相同的。鑒于這樣的認識,轉(zhuǎn)換文法(transformationalgrammar)便應(yīng)運而生。

25謝謝觀賞2019-8-28說法雖然不同,但意思實際是完全一樣的。再如主動句和被動轉(zhuǎn)換文法就是可把句子的一種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為另一種結(jié)構(gòu)的文法。轉(zhuǎn)換文法是由基礎(chǔ)和轉(zhuǎn)換兩部分組成?；A(chǔ)部分是一個上下文無關(guān)文法,它產(chǎn)生句子的深層結(jié)構(gòu)表示；轉(zhuǎn)換部分是一個轉(zhuǎn)換規(guī)則(重寫規(guī)則)集,它負責句子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換文法的工作過程是：先用上下文無關(guān)文法建立相應(yīng)句子的深層結(jié)構(gòu),然后再應(yīng)用轉(zhuǎn)換規(guī)則將深層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為符合人們習慣的表層結(jié)構(gòu)。圖11-3給出了一條把主動句轉(zhuǎn)換為被動句的轉(zhuǎn)換規(guī)則。

26謝謝觀賞2019-8-28轉(zhuǎn)換文法就是可把句子的一種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為另一種結(jié)構(gòu)的文法。轉(zhuǎn)圖

11-3轉(zhuǎn)換規(guī)則

27謝謝觀賞2019-8-28圖11-3轉(zhuǎn)換規(guī)則27謝謝觀賞2019-8-28轉(zhuǎn)換又可分為被動轉(zhuǎn)換、分割轉(zhuǎn)換、疑問轉(zhuǎn)換等等,運用這些轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換文法可以將一個句子轉(zhuǎn)換為多種不同的表達形式。例如,對于下面這個簡單的主動句：

Johnatethebanana.運用被動轉(zhuǎn)換,得到：

ThebananawaseatenbyJohn.運用分割轉(zhuǎn)換,得到：

ItwasJohnwhoatethebanana.先進行被動轉(zhuǎn)換,再進行分割轉(zhuǎn)換,得到：

ItwasthebananathatwaseatenbyJohn.28謝謝觀賞2019-8-28轉(zhuǎn)換又可分為被動轉(zhuǎn)換、分割轉(zhuǎn)換、疑問轉(zhuǎn)換等等,運用這些運用疑問轉(zhuǎn)換,得到：

DidJohneatthebanana?轉(zhuǎn)換也可以將語句的表層結(jié)構(gòu)逆轉(zhuǎn)換為其深層結(jié)構(gòu)。這樣,我們可以將一組不同形式的相關(guān)語句,通過一個轉(zhuǎn)換序列而映射為一個單一的句子。例如把上述各種其他形式的語句轉(zhuǎn)換為一個主動句。這顯然對于自然語言理解和機器翻譯有重要作用。

29謝謝觀賞2019-8-28運用疑問轉(zhuǎn)換,得到：29謝謝觀賞2019-8-2811.3.2轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)(TransitionNetwork)全稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)。它是一種由節(jié)點和有向邊(弧)組成的有向圖。其中節(jié)點代表狀態(tài),有向弧代表從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。一個轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)中一般有一個起始節(jié)點(代表起始狀態(tài)),有一個或多個終止節(jié)點(代表終止狀態(tài))。一般節(jié)點用單線圓圈表示,終止節(jié)點用雙線圓圈表示。轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)也是一種自然語言文法的表示形式,用它也可對所給句子進行語法分析。例如,11.1節(jié)給出的上下文無關(guān)文法用狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)表示就是圖11-4。圖中S0節(jié)點為起始節(jié)點,S5為終止節(jié)點。

30謝謝觀賞2019-8-2811.3.2轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)30謝謝觀賞2019-8-28圖

11-4狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)

31謝謝觀賞2019-8-28圖11-4狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)31謝謝觀賞2019-8-28讓我們舉例說明怎樣用該網(wǎng)絡(luò)進行語法分析。設(shè)有英語句子：

Marywantsacomputer.首先,將句子從起始節(jié)點處輸入,起始狀態(tài)S0考察輸入句子的左邊第一個單詞Mary,因為它是名詞,故用名詞轉(zhuǎn)換,結(jié)果把剩下的單詞序列推向S2；S2考察wants,由于它是動詞,所以用動詞轉(zhuǎn)換,但從S2出發(fā)有兩個動詞轉(zhuǎn)換,即有兩條路可走,這時發(fā)現(xiàn)動詞后面還有單詞,所以,只能走上面的一條路,于是就把剩下的單詞序列推向S3；接著S3考察的應(yīng)是冠詞a,所以立即作冠詞轉(zhuǎn)換,又把剩下的單詞推向S4；這時S4發(fā)現(xiàn)它所考察的單詞是個名詞,于是就作名詞轉(zhuǎn)換,結(jié)果,單詞考察完畢,也剛好到達終止狀態(tài)S5。從而說明輸入的句子是合乎語法的。

32謝謝觀賞2019-8-28讓我們舉例說明怎樣用該網(wǎng)絡(luò)進行語法分析。設(shè)有英語句子：習

題十

一1.研究自然語言理解有什么意義？它的難點何在？2.實現(xiàn)機器的自然語言理解都涉及哪些工作？3.擴充11.2節(jié)中所給的文法及程序,進行語法分析練習。4.對11.3節(jié)中的語義文法編寫程序,進行語義分析練習。

33謝謝觀賞2019-8-28習題十一1.研究自然語言理解有什么意義？它的難點何在第11章自然語言理解11.1簡單句理解11.2復合句理解11.3轉(zhuǎn)換文法和轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)34謝謝觀賞2019-8-28第11章自然語言理解11.1簡單句理解1謝謝11.1.1理解的實現(xiàn)過程

10.1.1理解的實現(xiàn)過程要理解一個語句，需建立起一個和該簡單句相對應(yīng)的機內(nèi)表達。而要建立機內(nèi)表達，需要做以下兩方面的工作：

(1)理解語句中的每一個詞。

(2)以這些詞為基礎(chǔ)組成一個可以表達整個語句意義的結(jié)構(gòu)。35謝謝觀賞2019-8-2811.1.1理解的實現(xiàn)過程10.1.1理解的實現(xiàn)過程

第一項工作看起來很容易,似乎只是查一下字典就可以解決。而實際上由于許多單詞有不止一種含義,因而只由單詞本身不能確定其在句中的確切含義,需要通過語法分析,并根據(jù)上下文關(guān)系才能最終確定,例如,單詞diamond有“菱形”、“棒球場”和“鉆石”三種意思,在語句JohnsawSusan’sdiamondshimmeringfromacrosstheroom.中,由于“shimmering”的出現(xiàn),則顯然“diamond”是“鉆石”的含義,因為“菱形”和“棒球場”都不會閃光。再如在語句

I’llmeetyouatthediamond.36謝謝觀賞2019-8-28第一項工作看起來很容易,似乎只是查一下字典就可以解中,由于“at”后面需要一個時間或地點名詞作為它的賓語,顯然這里的“diamond”是“棒球場”的含義,而不能是其他含義。第二項也是一個比較困難的工作。因為要以這些單詞為基礎(chǔ)來構(gòu)成表示一個句子意義的結(jié)構(gòu),需要依賴各種信息源,其中包括所用語言的知識、語句所涉及領(lǐng)域的知識以及有關(guān)該語言使用者應(yīng)共同遵守的習慣用法的知識。由于這個解釋過程涉及到許多事情,因而常常將這項工作分成以下三個部分來進行：

37謝謝觀賞2019-8-28中,由于“at”后面需要一個時間或地點名詞作為它的賓語,(1)語法分析。將單詞之間的線性次序變換成一個顯示單詞如何與其他單詞相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)。語法分析確定語句是否合乎語法,因為一個不合語法的語句就更難理解。

(2)語義分析。各種意義被賦予由語法分析程序所建立的結(jié)構(gòu),即在語法結(jié)構(gòu)和任務(wù)領(lǐng)域內(nèi)對象之間進行映射變換。

(3)語用分析。

為確定真正含義,對表達的結(jié)構(gòu)重新加以解釋。

38謝謝觀賞2019-8-28(1)語法分析。將單詞之間的線性次序變換成一個顯示11.1.2語法分析要進行語法分析,必須首先給出該語言的文法規(guī)則,以便為語法分析提供一個準則和依據(jù)。對于自然語言人們已提出了許多種文法,例如,喬姆斯基(Chomsky)提出的上下文無關(guān)文法就是一種常用的文法。一個語言的文法一般用一組文法規(guī)則(稱為產(chǎn)生式或重寫規(guī)則)以及非終結(jié)符與終結(jié)符來定義和描述。例如,下面就是一個英語子集的上下文無關(guān)文法：

39謝謝觀賞2019-8-2811.1.2語法分析6謝謝觀賞2019-8-2811.1.2語法分析要進行語法分析,必須首先給出該語言的文法規(guī)則,以便為語法分析提供一個準則和依據(jù)。對于自然語言人們已提出了許多種文法,例如,喬姆斯基(Chomsky)提出的上下文無關(guān)文法就是一種常用的文法。一個語言的文法一般用一組文法規(guī)則(稱為產(chǎn)生式或重寫規(guī)則)以及非終結(jié)符與終結(jié)符來定義和描述。

例如,下面就是一個英語子集的上下文無關(guān)文法：

40謝謝觀賞2019-8-2811.1.2語法分析7謝謝觀賞2019-8-28〈sentence〉∷=〈nounphrase〉〈verbphrase〉〈nounphrase〉∷=〈determiner〉〈noun〉〈verbphrase〉∷=〈verb〉〈nounphrase〉|〈verb〉〈determiner〉∷=the|a|an〈noun〉∷=man|student|apple|computer〈verb〉∷=eats|operats

這個文法有6條文法規(guī)則,它們是用BNF范式表示的。其中帶尖括號的項為非終結(jié)符,第一個非終結(jié)符稱為起始符,不帶尖括號的項為終結(jié)符,符號“∷=”的意思是“定義為”,符號“|”是“或者”的意思,而不帶“|”的項之間是“與”關(guān)系。符號“∷=”也可以用箭頭“→”表示。

41謝謝觀賞2019-8-28〈sentence〉∷=〈nounphrase〉〈verb

有了文法規(guī)則,對于一個給定的句子,就可以進行語法分析,即根據(jù)文法規(guī)則來判斷其是否合乎語法。可以看出,上面的文法規(guī)則實際是非終結(jié)符的分解、變換規(guī)則。分解、變換從起始符開始,到終結(jié)符結(jié)束。所以,全體文法規(guī)則就構(gòu)成一棵如圖11－1所示的與或樹,我們稱其為文法樹。所以,對一個語句進行語法分析的過程也就是在這個與或樹上搜索解樹的過程?？梢钥闯?搜索解樹可以自頂向下進行,也可以自底向上進行。自頂向下搜索就是從起始符sentence出發(fā),推導所給的句子；自底向上搜索就是從所給的句子出發(fā),推導起始符sentence。

42謝謝觀賞2019-8-28有了文法規(guī)則,對于一個給定的句子,就可以進行語法分圖

11-1文法樹

43謝謝觀賞2019-8-28圖11-1文法樹10謝謝觀賞2019-8-28例11.1下面是一個基于上述文法的語法分析程序。它采用自頂向下搜索。

sentence(X):append(Y,Z,X),noun_phrase(Y),verb_phrase(Z).noun_phrase(X):append(Y,Z,X),determiner(Y),noun(Z).verb_phrase(X):append(Y,Z,X),verb(Y),noun_phrase(Z).verb_phrase(X):verb(X).determiner(［the］).noun(［H|_］):member(H,［man,student,apple,banana,computer］).verb(［H|_］):member(H,［eats,study,programming,operats］).append(［］,L,L).append(［H|T］,L,［H|L2］):append(T,L,L2).member(X,［X|_］).member(X,［_|T］):member(X,T).44謝謝觀賞2019-8-28例11.1下面是一個基于上述文法的語法分析程序。它采這個程序是先把所給的句子以符號表的形式約束給謂詞sentence的變量X,然后對其進行分解和變換。如果最終分解、變換的結(jié)果與語言的文法樹相符,則證明所給的句子語法正確；

否則語法錯誤。

例如,對于句子

thestudentoperatsthecomputer要用該程序進行語法分析,則應(yīng)給出詢問：

?-sentence(［the,student,operats,the,computer］).這時,系統(tǒng)則回答：

yes分析這個句子所產(chǎn)生的解樹如圖11-2所示。這個解樹稱為該句子的語法分析樹。

45謝謝觀賞2019-8-28這個程序是先把所給的句子以符號表的形式約束給謂詞sent圖

11-2語法分析樹

46謝謝觀賞2019-8-28圖11-2語法分析樹13謝謝觀賞2019-8-28需指出的是,這個程序雖然易于理解,但運行效率較低。因為在用append謂詞對句子進行分解時一般要進行多次回溯。

為此,我們把這個程序修改為如下形式：

sentence(X,Y):noun_phrase(X,Z),verb_phrase(Z,Y).noun_phrase(X,Y):determiner(X,Z),noun(Z,Y).verb_phrase(X,Y):verb(X,Z),noun_phrase(Z,Y).verb_phrase(X,Y):verb(X,Y).determiner(［the|T］,T).noun(［H|T］,T):member(H,［man,student,apple,computer］).verb(［H|T］,T):member(H,［eats,operats］).47謝謝觀賞2019-8-28需指出的是,這個程序雖然易于理解,但運行效率較低。這個程序的每個謂詞有兩個參量,它們都是符號表。對于一個給定的句子,后一個表是前一個表的余表。語法分析時,把所給的句子以符號表的形式約束給sentence的第一個變量X,第二個變量約束為空表。如

?-sentence(［the,student,operats,the,computer］,［］).則系統(tǒng)仍然回答：

yes這個程序雖然難讀,但它的運行效率較高。語法分析可判斷一個句子的語法結(jié)構(gòu)是否正確,但不能判斷一個句子是否有意義。例如把上面詢問中的例句改為?-sentence(［the,computer,operats,the,student］,［］).系統(tǒng)則仍然回答：yes。對于諸如此類的問題,語義分析則可解決。

48謝謝觀賞2019-8-28這個程序的每個謂詞有兩個參量,它們都是符號表。對于一個11.1.3語義分析語義分析就是要識別一個語句所表達的意思。語義分析的方法很多,如運用格文法、語義文法等。語義文法是進行語義分析的一種簡單方法。所謂語義文法,就是在傳統(tǒng)的短語結(jié)構(gòu)文法的基礎(chǔ)上,將名詞短語、動詞短語等不含語義信息的純語法類別,用所討論領(lǐng)域的專門類別來代替。

例如,下面就是一個語義文法的例子：

49謝謝觀賞2019-8-2811.1.3語義分析16謝謝觀賞2019-8-28S→PRESENTtheATTRIBUTEofSHIPPRESENT→whatis|canyoutellmeATTRIBUTE→length|classSHIP→theSHIPNAME|CLASSNAMEclassshipSHIPNAME→Huanghe|ChangjiangCLASSNAME→carrier|submarine這是一個艦船管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)自然語言接口的語義文法片段。

50謝謝觀賞2019-8-28S→PRESENTtheATTRIBUTEofSHI

可以看出,語義文法的重寫規(guī)則與上下文無關(guān)文法的形式是類似的。但這里沒有出現(xiàn)像名詞短語和動詞短語等語法類別,而是用了PRESENT、ATTRIBUTE、SHIP等專門領(lǐng)域中的類別。對于語義文法的分析方法,可以使用與上下文無關(guān)文法相類似的方法。利用上面給出的語義文法,可以從語義上識別如下的語句：

WhatistheclassoftheChangjiang?

CanyoutellmethelengthoftheHuanghe?

語義文法可以排除無意義的句子。

當然,它只能適應(yīng)于嚴格限制的應(yīng)用領(lǐng)域。

51謝謝觀賞2019-8-28可以看出,語義文法的重寫規(guī)則與上下文無關(guān)文法的形式是類11.2

復

合

句

理

解

簡單句的理解不涉及句與句之間的關(guān)系,它的理解過程首先是賦單詞以意義,然后再給整個語句賦予一種結(jié)構(gòu)。而一組語句的理解,無論它是一個文章選段,還是對話節(jié)錄,句子之間都有相互關(guān)系。所以,復合句的理解,就不僅要分析各個簡單句,而且要找出句子之間的關(guān)系。這些關(guān)系的發(fā)現(xiàn),對于理解起著十分重要的作用。句子之間的關(guān)系包括以下幾種：

(1)相同的事物,例如：“小華有個計算器,小劉想用它?！眴卧~“它”和“計算器”指的是同一物體。

52謝謝觀賞2019-8-2811.2復合句理解簡單句的理解不涉及句與句之(2)事物的一部分,例如：“小林穿上她剛買的大衣,發(fā)現(xiàn)掉了一個扣子。”“扣子”指的是“剛買的大衣”的一部分。(3)行動的一部分,例如：“王宏去北京出差,他乘早班飛機動身?！背孙w機應(yīng)看成是出差的一部分。(4)與行動有關(guān)的事物,例如：“李明準備騎車去上學,但他騎上車子時,發(fā)現(xiàn)車胎沒氣了?！?/p>

李明的自行車應(yīng)理解為是與他騎車去上學這一行動有關(guān)的事物。

53謝謝觀賞2019-8-28(2)事物的一部分,例如：20謝謝觀賞2019-8-2

(5)因果關(guān)系,例如：“今天下雨,所以不能上早操?！毕掠陸?yīng)理解為是不能上操的原因。

(6)計劃次序,例如：“小張準備結(jié)婚,他決定再找一份工作干?！毙垖ぷ鞲信d趣,應(yīng)理解為是由于他要結(jié)婚,而結(jié)婚需要錢而引起的。54謝謝觀賞2019-8-28(5)因果關(guān)系,例如：21謝謝觀賞2019-8-2要能做到理解這些復雜的關(guān)系,必須具有相當廣泛領(lǐng)域的知識才行,也就是要依賴于大型的知識庫,而且知識庫的組織形式對能否正確理解這些關(guān)系,起著很重要的作用。特別對于較大的知識庫,應(yīng)考慮如何將問題的“焦點”集中在知識庫的相關(guān)部分。例如,對于下面的一段話：“接著,把虎鉗固定到工作臺上。螺栓就放在小塑料袋中。”顯然,第二句中的螺栓就是第一句中用來固定虎鉗的螺栓。所以,如果在理解第一句時,就把需用的螺栓置于“焦點”之中,則全句的理解就容易了。因此,需要表示出與“固定”有關(guān)的知識,以便當見到“固定”時,能方便地提取出來。55謝謝觀賞2019-8-28要能做到理解這些復雜的關(guān)系,必須具有相當廣泛領(lǐng)域的知識對于描述與行為有關(guān)的復合語句,也可采用目標結(jié)構(gòu)的方法幫助理解。即對于常見的一些行為目標,事先制定出其行動規(guī)劃,這樣,當語句所描述的情節(jié)中的某些信息省略時,可以調(diào)用這些規(guī)劃,通過推導找到問題的答案。例如對于下面的文章片段：“小王有點餓。他便向行人打聽餐館在哪里?！比绻羞@樣的行動規(guī)劃：打聽地址→去餐館→吃飯→不餓則就不難理解第二個句子了。

56謝謝觀賞2019-8-28對于描述與行為有關(guān)的復合語句,也可采用目標結(jié)構(gòu)的方法幫11.3

轉(zhuǎn)換文法和轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)

11.3.1轉(zhuǎn)換文法人們對自然語言句子的結(jié)構(gòu)進行研究,發(fā)現(xiàn)同一個意思往往有許多不同的表示形式(說法)。例如語句：

Maryreadmeastory.和

Maryreadastorytome.

57謝謝觀賞2019-8-2811.3轉(zhuǎn)換文法和轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)11.3.1轉(zhuǎn)換文法24謝說法雖然不同,但意思實際是完全一樣的。再如主動句和被動句也是常用的兩種不同的表示形式。于是,人們就提出了語句的深層結(jié)構(gòu)和表層結(jié)構(gòu)的概念。認為一個句子可以有多個不同的表層結(jié)構(gòu),但其深層結(jié)構(gòu)都是相同的。鑒于這樣的認識,轉(zhuǎn)換文法(transformationalgrammar)便應(yīng)運而生。

58謝謝觀賞2019-8-28說法雖然不同,但意思實際是完全一樣的。再如主動句和被動轉(zhuǎn)換文法就是可把句子的一種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為另一種結(jié)構(gòu)的文法。轉(zhuǎn)換文法是由基礎(chǔ)和轉(zhuǎn)換兩部分組成。基礎(chǔ)部分是一個上下文無關(guān)文法,它產(chǎn)生句子的深層結(jié)構(gòu)表示；轉(zhuǎn)換部分是一個轉(zhuǎn)換規(guī)則(重寫規(guī)則)集