第１２回　 自然言語処理

自然言語の特徴 プログラミング言語： - 計算機の処理手順の記述が目的（文語のみ） - 一意性、完全性を保証 自然言語： - 人間同士のコミュニケーションが目的 　 　（文語、口語） - 人間の持つ知識（常識）を前提 - 一意性、完全性は保証されない

当初の解析アプローチ 「辞書」（単語が意味する概念を基本的概念で説明，品詞などの文法的役割に関する知識）を重視 比較的簡単な「文法」で解釈 汎用性のある解析手法への指向 　→　組合せ的爆発による頓挫 　　「現代の錬金術」(H.Dreyfus, 1965)

SHRDLU (T.Winograd, 1971) 自然言語による質問応答エキスパートシステム 　～　「積み木の世界」 vs. ELIZA, MYCIN (単純穴埋め方式） Which cubes is sitting on the table ? → THE LARGE ONE WHICH SUPPORTS THE RED PYRAMID.

SHRDLU の解釈例 領域限定（積み木の世界）により，複雑な構造の文も解析可能化 Pick up a big red block. Will you please stack up both of the red blocks and either a green cube or a pyramid? ・・・ 領域限定（積み木の世界）により，複雑な構造の文も解析可能化 例)　block: 名詞，動詞，形容詞 　　塊，まな板，積み木，競り台，型，版木，滑車，街区，・・

自然言語理解処理の流れ 入力文を、動詞、名詞などのカテゴリーに分割 （形態素解析） 文法を参照して、文の構造を解析 （統語・構文解析 parsing） 文の意味を解析 文脈（状況を含む）を参照して、談話を理解 ３，４は未だホットな研究分野

形態素解析 文を構成する最小単位（形態素）を 求める 膠着語：単語の切れ目に空白が無し ex.)日本語 字種切り法　 例外）「切れ目」，「申し送り」←　余分な分割！　 「第九回知識工学講義」 ←　切れない！ 最長一致法 例外）にわ　のばら　がさいた 形態素辞書利用法　

自然言語における文法 文の構造： 句構造（Phase Structure) 句構造を木表現したもの： 句構造木 句構造を木表現したもの：　句構造木 構造を支配している規則：　句構造規則 α→β1 β2 β3・・ βn α：非終端記号， βi:非終端記号または終端記号（単語） 句構造規則の集合：　文法 句構造を求めること：　統語解析（構文解析） 　

文法の種類： 句構造規則の記号の現れ方への制約 帰納的可算文法（０型文法）： 制約無し．高い表現能力 文脈依存文法（１型文法）： 規則の右側の記号数は左側の記号数以上 　ex) A B →　C D E 文脈自由文法（２型文法）： 規則の左側には単一の非終端記号のみ ex) A →　a B C 正規文法（３型文法）： 規則の左側には単一の非終端記号,右側には一つの終端記号，または一つの終端記号と非終端記号 ex) A →　a，　 A →　a B

Chomskyの標準形 文脈自由文法（２型文法）のうち， 句構造規則を以下の２種類に限定 ① A → B C （A, B, Cは非終端記号） ②　A →　 a　（Aは非終端記号, aは終端記号） 任意の文脈自由文法は， Chomskyの標準形に変換可能

句構造で用いられる非終端記号 限定詞：DETerminer 名詞：Noun 名詞句：Noun Phrase 動詞：Verb 動詞句：Verb Phrase 前置詞：PREPosition 　

具体例 The boy saw the girl in the bed. ２通りの解釈： (少年がベットにいる場合） The boy saw the girl in the bed (少女がベットにいる場合）

使われた文法 DET → the S → NP VP N → boy NP → DET N N → girl NP → NP PP（右） VP　→　V　NP VP　→　VP　PP PP　→　PREP　NP DET　→　the N　→　boy N　→　girl N　→　bed V　→　saw PREP　→　in 再帰的規則あり

統語解析 (parsing) 文法に基づいて句構造を定めること ＊）プログラミング言語にも適用される 句構造規則： プロダクション規則 　＊）プログラミング言語にも適用される 句構造規則：　プロダクション規則 プロダクション規則の適用の向きによる分類 - トップダウン (top-down) - ボトムアップ (bottom-up) 探索法による分類 - 縦型・深さ優先　(depth-first search) - 横型・幅優先 (breadth-first search)

トップダウン縦型探索法 左辺から右辺への書換えとみなし、 規則のSから出発して入力文に到達 問題点：　 再帰的規則があると多くの部分解グラフが生成されてしまう。

トップダウン縦型探索処理の例 部分解グラフ(p) 残りの文(remain) NP書換えの第１規則（NP→DET N)を適用したが、 remainが空で無いので、棄却 トップダウン縦型探索処理の例 　　　部分解グラフ(p)　　 　残りの文(remain) 　　　　 S　 the boy saw the girl in the bed NP VP DET N VP the boy saw the girl in the bed DET N V NP saw the girl in the bed DET N V DET N the girl in the bed DET N V NP PP the girl in the bed DET N V DET N PP the girl in the bed DET N V DET N PERP NP in the bed DET N V DET N PREP DET N the bed

ボトムアップ横型探索法 右辺から左辺への書換えとみなし、 入力文から出発して規則のSに到達 ・CYK (Cocke-Younger-Kasami)法 ・チャート法 (chart parsing) 問題点：　 最初から長い記号（単語）を扱うため、処理量が多くなってしまう。

CYK表の例 　 the boy saw the girl in the bed

意味処理 　文の意味を表現する　　未だ研究中 論理式　～　一階述語論理 格文法 意味ネットワーク フレーム 概念依存構造

格文法 (1960年代、C.Filmore) 文の意味を表す構成要素に着目し、この役割を記述することにより文の意味を表現 動作主格（A)：　動作を誘発 経験者格（E)：　心理事象を体験 道具格（I)：　出来事の直接原因、心理事象を誘発 対象格（O)：　動作の対象 源泉格（S)：　動作の起点 目標格（G)：　動作の終点 場所格（L)：　動作が起こる場所 時間格（T)：　動作が起こる時間　

格文法の例 述語： broke I broke the cup in the kitchen this morning. A （動作主格） O（対象格） L （位置格）　 T （時間格） 動詞に対する格のパターンを予め準備しておく

概念依存構造(1970年代、R.C.Schank) 構成要素間の関係をネットワークで表現 述語を１１種類の動作（ACT）に分類、 更に、動作主（A）、対象（O）、受益者（R）、 方向（D）、状態（S）　で表現 格構造より抽象化された表現 Saigo moved from Tokyo to Kagoshima in 1873. Saigo PTRANS Saigo Tokyo A 物理的な移動　　　O　　　D Kagoshima

概念依存構造におけるＡＣＴ（１１種類） PTRANS オブジェクトを物理的に移動する ATRANS 抽象的なオブジェクトを移動する　 PROPEL オブジェクトに物理的な力を加える MOVE 身体の一部を動かす INGEST 動物がオブジェクトを体内に取り込む EXPEL 動物が体内のオブジェクトを体外に出す　 GRASP オブジェクトを物理的につかむ SPEAK 音を生成する ATTEND 刺激に対して感覚器の注意を集中する MTRANS 情報の伝達を行なう MBUILD 思考によって新しい情報を伝達する

言語行為 （Ｊ．Ｌ．Ａｕｓｔｉｎ,１９６２） 言語行為の階層性 言語行為　（Ｊ．Ｌ．Ａｕｓｔｉｎ,１９６２） 言語の利用：　何らかの効果をもたらす行為の遂行 ～　遂行的発話（発話イベントが世界の状態に 　　実際的な変化をもたらす． 言語行為の階層性 　１．発話行為：　言葉を発すること 　　　～声に出す，紙に書く，キーボードより打ち込む，・・ 　２．発話内行為：発話自体が遂行する行為 　　～　主張する，命令する，依頼する，約束する，・・ 　３．発話媒介行為：　発話により結果的に遂行する行為 　　 ～　怖がらせる，納得させる，・・

言語行為理論の課題 合理的エージェントの設計 １．言語行為の種類と分類？ ２．言語行為の成功/不成功の条件？ ３．言語表現と言語行為の対応？ 言語行為の分類（Ｊ．Ｒ．Ｓｅａｒｌｅ，１９６９） １．主張型：　情報の伝達 ２．要求型（質問含）：世界の状態を発話内容に合致（聞き手） ３．約束型:世界の状態を発話内容に合致(話し手） ４．表出型：　話し手の心理状態の表出 ５．宣言型：世界の状態を発話内容に合致（発話内容を実現）