《人工智能》教案 （十）.pptVIP

人 工 智 能 第十一章 自然语言理解(Natural Language Understanding) 11.1 语言及其理解的一般问题 11.2 句法和语义的自动分析 11.3 句子的自动理解 11.4 语言的自动生成 11.5 自然语言理解系统应用举例 11.6 小结 11.1 语言及其理解的一般问题(General Issues of Language and Its Understanding)11.1.1 语言与语言理解 语言是用于传递信息的表示方法、约定和规则的集合，它由语句组成，每个语句又由单词组成；组成语句和语言时，应遵循一定的语法与语义规则。 要研究自然语言理解，必须对自然语言的构成有个基本认识。 语言的构成框图如图11.1所示 语言 从微观上讲，语言理解是指从自然语言到机器(计算机系统)内部之间的一种映射。 从宏观上看，语言理解是指机器能够执行人类所期望的某些语言功能。这些功能包括： 回答有关提问； 提取材料摘要； 不同词语叙述； 不同语言翻译。 怎样才算理解了语言呢? 归纳起来主要有以下几个方面： 能够理解句子的正确词序规则和概念，又能理解不含规则的句子 知道词的确切含义、形式、词类及构词法 了解词的语义分类以及词的多义性和歧义性 指定和不定特性及所有(隶属)特性 问题领域的结构知识和时间概念 语言的语气信息和韵律表现 有关语言表达形式的文学知识 论域的背景知识 11.1.2 自然语言理解研究的进展 机器翻译是自然语言理解最早的研究领域。 70年代初期，对语言理解对话系统的研究取得进展。 80年代，自然语言理解的应用研究广泛开展，机器学习研究又十分活跃。 自然语言理解的研究为专家系统的知识获取提供了新的途径。 自然语言理解的研究已促进计算机辅助语言教学(CALI)和计算机语言设计(CLD)等的发展。 11.1.3 自然语言理解过程的层次 语言的分析和理解过程是一个层次化的过程，它主要包括如下四个层次： 语音分析 词法分析 句法分析 语义分析 11.2 句法和语义的自动分析(Automatic Analysis of Syntax and Semantics) 11.2.1 句法模式匹配和转移网络 句法分析最为简单直观的方法------模式匹配。 一个句子可以表示成： (pronoun∨(adj*noun))verb(pronoun∨(adj*noun)) 这也可以用状态转移图来表示，称之为转移网络(TN，transition network)，如图11.2所示。 图中，q0,q1,…qT是状态，q0是初态，qT是终态。弧上给出了状态转移的条件以及转移的方向。 11.2.2 扩充转移网络 扩充转移网络ATN是由一组网络所构成的，每个网络都有一个网络名，每条弧上的条件扩展为条件加上操作。 ATN的每个寄存器由两部分构成： 句法特征寄存器 句法功能寄存器 图11.3所示是一个简单的名词短语(NP)的扩充 转移网络。 11.2.3 词汇功能语法(LFG) LFG用一种结构来表达特征、功能、词汇和成分的顺序。 LFG对句子的描述分为两部分： 直接成分结构(Constituent Structure,简称C- Structure); 功能结构(Functional Structure,简称F-structure)。 用LFG语法对句子进行分析的过程如下： 用上下文无关语法分析获得C-structure，不考虑语法中的下标；该C-structure就是一棵直接成分树； 将各个非叶节点定义为变量，根据词汇规则和语法规则中的下标，建立功能描述(一组方程式)； 对方程式作代数变换，求出各个变量，获得功能结构F-structure。 11.2.4 语义的解析 语义解析的步骤如下： 第一步 确定每个词在句子中所表达的词义； 第二步 根据已有的背景知识来确定语义。 逻辑形式表达是一种框架式的结构，它表达一个特定形式的事例及其一系列附加的事实，如“Jack kissed Jill”，可以用如下逻辑形式来表达： (PAST S1 KISS-ACTION［AGENT(NAME j1 PERSON“Jack”)］［THEM E NAME(NAME j2 PERSON“Jill”)］) 11.3 句子的自动理解(Automatic Understanding of Sentences)11.3.1 简单句的理解方法 为了理解一