Σημασιολογία Μελέτη της σημασίας των γλωσσικών στοιχείων & των

Παρουσίαση με θέμα: "Σημασιολογία Μελέτη της σημασίας των γλωσσικών στοιχείων & των"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Σημασιολογία Μελέτη της σημασίας των γλωσσικών στοιχείων & των
γλωσσικών εκφωνημάτων που αυτά συνθέτουν (συνδυαστικού τύπου) (εκφώνημα/utterance : η πρόταση σε σχέση με το γλωσσικό της περιβάλλον μέσα στο κείμενο όπου εκφέρεται/ η πρόταση «εν κειμένω» # «συστηματική πρόταση» = ανεξαρτήτως κειμένου) Τυπικές αναπαραστάσεις της σημασίας Αλγόριθμοι αντιστοίχισης εκφωνημάτων με τις σημασιολογικές αναπαραστάσεις τους Πώς συνδέεται η σημασία ενός εκφωνήματος με τις σημασίες των φράσεων, λέξεων και μορφημάτων που το απαρτίζουν;

2 Σημασιολογικές Aναπαραστάσεις
Σημασιολογικές Αναπαραστάσεις (Meaning Representations): Τυπικές δομές αναπαράστασης της σημασίας των γλωσσικών εκφωνημάτων Γλώσσες Σημασιολογικής Αναπαράστασης (Meaning Representation Languages): Πλαίσια προσδιορισμού σύνταξης & σημασιολογίας Σημασιολογικών Αναπαραστάσεων Αναπαραστάσεις σύνδεσης γλωσσικών δεδομένων εισόδου με μη-γλωσσική γνώση του κόσμου με στόχο την εκτέλεση συγκεκριμένων στοιχειωδών εργασιών

3 Σημασιολογική Ανάλυση
Διαδικασία δημιουργίας και απόδοσης τυπικών αναπαραστάσεων σε γλωσσικά δεδομένα εισόδου 4 πλέον συχνές Γλώσσες Σημασιολογικής Αναπαράστασης: Λογική 1ης Τάξης (First Order Predicate Calculus) Σημασιολογικό Δίκτυο (Semantic Network) Θεωρία Σημασιολογικών Εξαρτήσεων (Conceptual Dependency Theory) Aναπαράσταση βάσει Πλαισίου (Frame-based Representation

4 Γλώσσες Σημασιολογικής Αναπαράστασης
Έχω ένα αυτοκίνητο

5 Κοινά Θεμέλια Όλες οι σημασιολογικές αναπαραστάσεις αποτελούνται από δομές οι οποίες συντίθενται από σύμβολα Δομές συμβόλων αντιστοιχούν σε αντικείμενα και σε σχέσεις αντικειμένων σε κάποιο αναπαριστώμενο κόσμο Σύμβολα: ομιλητής, αυτοκίνητο & Σχέσεις οι οποίες δηλώνουν την κατοχή του ενός από το άλλο

6 Κοινή διπλή προοπτική Σημασιολογικές αναπαραστάσεις συγκεκριμένων γλωσσικών δεδομένων εισόδου Έχω ένα αυτοκίνητο Αναπαραστάσεις πραγματικών καταστάσεων σε κάποιο κόσμο Σύνδεση δυνατή μεταξύ γλωσσικών δεδομένων και του κόσμου/γνώσης μας περί αυτού

7 Α. Υπολογιστικές Απαιτήσεις Σημασιολογικών Αναπαραστάσεων (ΣΑ)
Δυνατότητα Επαλήθευσης (Verifiability) Μη Αμφίσημες Αναπαραστάσεις (Unambiguous Representations) Δόγμα Κανονικής Μορφής (Doctrine of Canonical Form) Εξαγωγή Συμπερασμάτων & Μεταβλητές (Inference and Variables) Εκφραστικότητα (Expressiveness)

8 1. Δυνατότητα Επαλήθευσης (Verifiability)
Σερβίρει ο Μαχαράνι χορτοφαγικό φαγητό; Δυνατότητα χρήσης της αναπαράστασης για τον καθορισμό της σχέσης μεταξύ της προτασιακής σημασίας και του κόσμου όπως τον γνωρίζουμε. Υπολογιστική εφαρμογή: Σύστημα Σύγκρισης/Αντιστοίχισης αναπαράστασης σημασίας δεδομένων εισόδου με σημασίες Βάσης Γνώσεων (ΒΓ), όπου αποθηκεύονται πληροφορίες για τον κόσμο του συγκεκριμένου συστήματος

9 Δυνατότητα Επαλήθευσης (Verifiability)
Δήλωση: Ο Μαχαράνι σερβίρει χορτοφαγικό φαγητό ΣΑ Αντιστοίχισης: Σερβίρει (ο Μαχαράνι,ΧορτοφαγικόΦαγητό) Bάση Γνώσεων: Σύνολο εστιατορίων Ναι Όχι Δεν ξέρω Ικανότητα συστήματος να συγκρίνει την κατάσταση που περιγράφεται από ΣΑ με καταστάσεις κάποιου κόσμου όπως αυτός μοντελοποιείται σε μια ΒΓ

10 2. Μη Αμφίσημες Αναπαραστάσεις - Ασάφεια (Unambiguous Representations -Vagueness)
Αν και είναι υπαρκτή η αμφισημία ως προς τη σημασία συγκεκριμένων γλωσσικών δεδομένων ανάλογα με τις περιστάσεις εμφάνισης, I wanna eat someplace that’s close to ICSI η τελική ΣΑ συγκεκριμένων δεδομένων εισόδου πρέπει να μην είναι αμφίσημη, εφόσον υπόκειται σε λογική ανάλυση και διόρθωση Επιθυμητός σχετικός βαθμός ασάφειας ανάλογα με σκοπούς εφαρμογής Θέλω να φάω Ιταλικό φαγητό

11 3. Δόγμα Κανονικής Μορφής (Doctrine of Canonical Form)
Δεδομένα εισόδου που σημαίνουν το ίδιο πράγμα πρέπει να έχουν την ίδια Σημασιολογική Αναπαράσταση, μια Κανονική Μορφή, αν και διαφορετικού λεξιλογίου και συντακτικής δομής Έχει ο Μαχαράνι χορτοφαγικά πιάτα; Έχουν χορτοφαγικό φαγητό στου Μαχαράνι; Σερβίρονται χορτοφαγικά πιάτα στου Μαχαράνι; Σερβίρει ο Μαχαράνι χορτοφαγικά εδέσματα; χορτοφαγικά πιάτα= χορτοφαγικό φαγητό=χορτοφαγικά εδέσματα έχω=σερβίρω

12 3. Δόγμα Κανονικής Μορφής (Doctrine of Canonical Form)
Ποικίλες Λεξικές Σημασίες (word senses) πιάτο, φαγητό, έδεσμα Μια σημασία τουλάχιστον κοινή, επιλεγόμενη από το σύστημα Άρση λεξικής αμφισημίας (Word sense disambiguation = Word sense tagging): Διαδικασία επιλογής ορθής σημασίας βάσει συμφραζομένων

13 3. Δόγμα Κανονικής Μορφής (Doctrine of Canonical Form)
Όπως υπάρχουν συστηματικές σχέσεις μεταξύ σημασιών διαφορετικών λέξεων, έτσι υπάρχουν και συστηματικές σημασιολογικές σχέσεις μεταξύ διαφορετικών συντακτικών σχέσεων Ο Μαχαράνι σερβίρει χορτοφαγικά πιάτα (Ενεργητική) Σερβίρονται χορτοφαγικά πιάτα από το Μαχαράνι (ΜεσοΠαθητική) Διαφορετική επιφανειακή θέση των ορισμάτων του σερβίρω

14 4. Εξαγωγή Συμπερασμάτων & Μεταβλητές (Inference and Variables)
Μπορούν οι χορτοφάγοι να φάνε στο Μαχαράνι; Δεν είναι θέμα γλωσσικής κανονικότητας η σύνδεση μεταξύ αυτών που τρώνε οι χορτοφάγοι και αυτών που σερβίρει ένα χορτοφαγικό εστιατόριο. Πρόκειται για γεγονότα του πραγματικού κόσμου. Εξαγωγή Συμπερασμάτων: η ικανότητα του συστήματος να εξάγει έγκυρα συμπεράσματα βασισμένο στη ΣΑ των δεδομένων εισόδου και την αποθηκευμένη του γνώση. Πρέπει δηλ. να μπορεί να εξάγει συμπεράσματα για την αλήθεια δηλώσεων οι οποίες δεν αναπαρίστανται σαφώς στη ΒΓ, αλλά προέρχονται λογικά από τις υπάρχουσες στο σύστημα δηλώσεις.

15 4. Εξαγωγή Συμπερασμάτων & Μεταβλητές (Inference and Variables)
Θα ήθελα να βρω ένα εστιατόριο στο οποίο να μπορώ να έχω χορτοφαγικό φαγητό Καμμία αναφορά σε συγκεκριμένο εστιατόριο: απλή αντιστοίχιση: Ανεπιτυχής Πιο σύνθετη αντιστοίχιση με χρήση μεταβλητών: Σερβίρει (x, ΧορτοφαγικόΦαγητό) Αντιστοίχιση επιτυχής, εάν μεταβλητή x αντικατασταθεί από κάποιο γνωστό αντικείμενο της ΒΓ, έτσι ώστε να αντιστοιχιστεί ολόκληρη η δήλωση. Η έννοια που αντικαθιστά τη μεταβλητή μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί ως απάντηση στο ερώτημα του χρήστη.

16 5. Εκφραστικότητα (Expressiveness)
Ένα μοντέλο Σημασιολογικών Αναπαραστάσεων θα είναι χρήσιμο εάν είναι αρκετά εκφραστικό ώστε να χειρίζεται ένα υπερβολικά ευρύ φάσμα θεματικών περιοχών Ιδεώδης κατάσταση: μια και μόνο Γλώσσα Σημασιολογικής Αναπαράστασης αναπαριστά επαρκώς τη σημασία οποιουδήποτε λογικού εκφωνήματος φυσικής γλώσσας Υπερβολική αξίωση??? Λογική 1ης Τάξης: αρκετά εκφραστική ΓΣΑ

17 Β. Σημασιολογική Δομή Γλωσσών
Μέσω ποίων μεθόδων οι φυσικές γλώσσες αποδίδουν σημασιολογική πληροφορία; Συμβατικοί συσχετισμοί μορφής-σημασίας Κανονικότητες σειράς λέξεων Χρονικά συστήματα Σύνδεσμοι και ποσοτικοί δείκτες Δομή κατηγορήματος-ορισμάτων (Predicate-argument structure): μηχανισμός με πλέον πρακτικές εφαρμογές στο χώρο των Γλωσσών Σημασιολογικής Αναπαράστασης

18 Δομή Κατηγορήματος-Ορισμάτων (Predicate-Αrgument Structure)
Φαίνεται πως όλες οι ανθρώπινες γλώσσες έχουν κάποια μορφή διάταξης κατηγορήματος-ορισμάτων στον πυρήνα της σημασιολογικής τους δομής. Βαθεία σημασιολογική δομή σχέσεων μεταξύ των διαφόρων εννοιών των λέξεων και φράσεων που συνθέτουν μια πρόταση Αυτή επιτρέπει τη δημιουργία μιας και μόνο σύνθετης ΣΑ από τη σημασία των επιμέρους τμημάτων των δεδομένων εισόδου.

19 Δομή Κατηγορήματος-Ορισμάτων (Predicate-Αrgument Structure)
Συντακτικό Πλαίσιο I want Italian food NP want NP I want to spend less than five dollars. NP want Inf-VP I want it to be close by here NP want NP Inf-VP Συντακτικό πλαίσιο καθορίζει τον αριθμό, τη θέση και τη συντακτική κατηγορία των ορισμάτων που αναμένεται να συνοδεύουν ένα ρήμα (κατηγόρημα) π.χ. πρόταση 1 a) Δύο ορίσματα για το συγκεκριμένο κατηγόρημα b) Και τα δύο: NP c) Το 1o όρισμα: προ-ρηματικό: ρόλο υποκειμένου d) To 2o όρισμα: μετα-ρηματικό: ρόλο άμεσου αντικειμένου

20 Σημασιολογικοί ρόλοι (semantic roles)
Όλα τα προ-ρηματικά ορίσματα παίζουν το ρόλο της οντότητας που θέλει/επιθυμεί, ενώ τα μετα-ρηματικά παίζουν το ρόλο της έννοιας αυτού που επιθυμείται. Τα ρηματικά πλαίσια υποκατηγοριοποίησης επιτρέπουν τη σύνδεση των ορισμάτων της επιφανειακής δομής με τους σημασιολογικούς ρόλους που αυτά παίζουν στη βαθεία σημασιολογική αναπαράσταση των δεδομένων εισόδου. Thematic role/ Case role analysis: μελέτη των ρόλων που συνδέονται με συγκεκριμένα ρήματα και τάξεις ρημάτων

21 Σημασιολογικοί περιορισμοί των ρόλων (Semantic constraints on the roles)
Κάθε αρχικό (στην πρόταση) όρισμα NP θα είναι ο wanter, αλλά μόνο συγκεκριμένες κατηγορίες εννοιών μπορούν να παίξουν το ρόλο αυτό. Περιορισμοί Επιλογής (Selectional Restrictions) Μέσω αυτών τα ρήματα προσδιορίζουν σημασιολογικούς περιορισμούς πάνω στα ορίσματα που δέχονται

22 Δομή Κατηγορήματος-Ορισμάτων (Predicate-Αrgument Structure)
Όχι μόνο ρήματα αλλά και προθέσεις και ουσιαστικά είναι αντικείμενα μιας γραμματικής που μπορούν να δηλωθούν με όρους Δομής Κατηγορήματος-Ορισμάτων Προθέσεις=κατηγορήματα 2 ορισμάτων An Italian restaurant under fifteen dollars Under(ItalianRestaurant, $15) Δομή κατηγορήματος/ουσιαστικού με 4 ορίσματα Make a reservation for this evening for a table for 2 persons at 8. Reservation(Hearer,Today,8PM,2)

23 Δομή Κατηγορήματος-Ορισμάτων (Predicate-Αrgument Structure)
Κάθε χρήσιμη Γλώσσα ΣΑ πρέπει να οργανωθεί κατά τρόπο ο οποίος να υποστηρίζει τον προσδιορισμό σημασιολογικών δομών κατηγορήματος-ορισμάτων και ειδικότερα των ακόλουθων σημασιολογικών πληροφοριών: Δομές κατηγορήματος-ορισμάτων μεταβλητής πληθικότητας Σημασιολογική προσάρτηση ορισμάτων πάνω σε κατηγορήματα Δήλωση σημασιολογικών περιορισμών πάνω στους συμπληρωτές των ρόλων των ορισμάτων

24 Γ. Λογική 1ης Τάξης First Order Predicate Calculus (FOPC)
Ευέλικτη & υπολογιστικά διαχειρίσιμη (tractable) προσέγγιση στην αναπαράσταση της γνώσης, η οποία ικανοποιεί πολλές από τις απαραίτητες απαιτήσεις Ειδικότερα, παρέχει μια γερή υπολογιστική βάση για την ικανοποίηση των απαιτήσεων δυνατότητας επαλήθευσης, εξαγωγής συμπερασμάτων και εκφραστικότητας Πλέον ελκυστικό χαρακτηριστικό: θέτει πολύ λίγους περιορισμούς ως προς το πώς θα πρέπει να αναπαρασταθούν τα πράγματα. Ο αναπαριστώμενος κόσμος αποτελείται απλά από αντικείμενα, ιδιότητες των αντικειμένων & σχέσεις μεταξύ των αντικειμένων.

25 1. Στοιχεία της Λογικής 1ης Τάξης

26 1. Στοιχεία της Λογικής 1ης Τάξης
Όροι (Terms): (μηχανισμός κατονόμασης αντικειμένων) Σταθερές (Constants) συγκεκριμένα αντικείμενα του κόσμου: μία σταθερή ανά αντικείμενο: κεφαλαία γράμματα Α, Β... ή λέξεις με κεφαλαίο πρώτο γράμμα π.χ. Μαχαράνι, ΙταλικόΦαγητό... Συναρτήσεις (Functions) συνήθως γενικής πτώσης: αναφέρονται σε μοναδικά αντικείμενα π.χ. LocationOf, CuisineOf... LocationOf(Maharani) Μεταβλητές (Variables) για ανώνυμα αντικείμενα ή σύνολο αντικειμένων: μικρά γράμματα x,y...

27 2. Σχέσεις της Λογικής 1ης Τάξης
Αναπαράσταση σχέσεων μεταξύ αντικειμένων/συμβόλων βάσει του μηχανισμού Κατηγόρημα-Ορίσματα Κατηγόρημα=σύμβολο αναφοράς ή κατονόμασης σχέσεων μεταξύ συγκεκριμένων αντικειμένων σε συγκεκριμένη περιοχή Σερβίρει (Μαχαράνι, ΧορτοφαγικόΦαγητό) Σερβίρει=κατηγόρημα 2 ορισμάτων: (σχέση) ισχύει μεταξύ των αντικειμένων που δηλώνονται από τις σταθερές Μαχαράνι και ΧορτοφαγικόΦαγητό

28 2. Σχέσεις της Λογικής 1ης Τάξης
Ο Μαχαράνι είναι εστιατόριο Εστιατόριο(Μαχαράνι) Κατηγόρημα μονού ορίσματος: Δεν συσχετίζει πολλαπλά αντικείμενα, αλλά δηλώνει ιδιότητα ενός μονού αντικειμένου (τελεστής άρνησης:  (δεν)) Σύνθεση πολύπλοκων ΣΑ μέσω της χρήσης λογικών συνδέσμων (logical connectives): 3 τελεστές σύνδεσης λογικών τύπων:  (και) (ή) (συνεπάγεται) I only have five dollars and I don’t have much time Have(Speaker,FiveDollars)  Have(Speaker,LotOfTime)

29 3. Πίνακες αληθείας για τους λογικούς συνδέσμους
Προτάσεις FOPC επιβεβαιώνονται ως προς αξία Αληθές-Ψευδές βάσει συμφωνίας δηλώσεων με πραγματικό κόσμο ή Βάση Γνώσεων του συστήματος

30 3. Πίνακες αληθείας για τους λογικούς συνδέσμους
Δήλωση: Ay Caramba is near ICSI Λογικός τύπος: Near(LocationOf(Ay Caramba),LocationOf(ISCI)) Όροι: LocationOf(Ay Caramba), LocationOf(ISCI) Κατηγόρημα: Near

31 4. Μεταβλητές & Ποσοτικοί Δείκτες
Μεταβλητές χρησιμοποιούνται με 2 τρόπους: Ως μέσο αναφοράς σε συγκεκριμένα ανώνυμα αντικείμενα & Ως μέσο γενικής αναφοράς σε σύνολο αντικειμένων μέσω της χρήσης 2 τελεστών: ποσοτικών δεικτών: Existential quantifier  (υπάρχει) Universal quantifier  (για όλα)

32 4. Μεταβλητές & Ποσοτικοί Δείκτες
Existential quantifier  (υπάρχει τουλάχιστον ένα) Δήλωση: A restaurant that serves Mexican food near ISCI Λογικός τύπος: xRestaurant(x) Serves(x,MexicanFood) Near(LocationOf(x),LocationOf(ISCI)) Αντικατάσταση μεταβλητής x με αντικείμενο AyCaramba: Restaurant (AyCaramba) Serves(Ay Caramba,MexicanFood) Near(LocationOf(AyCaramba),LocationOf(ISCI)) Για να είναι αληθής η πρόταση, πρέπει να υπάρχει τουλάχιστον μια αντικατάσταση που καταλήγει σε αληθή πρόταση.

33 4. Μεταβλητές & Ποσοτικοί Δείκτες
Universal quantifier  (για όλα) (τα αντικείμενα της ΒΓ) Δήλωση: All vegetarian restaurants serve vegetarian food. Λογικός τύπος: xVegetarianRestaurant(x)  Serves(x,VegetarianFood) Αντικατάσταση μεταβλητής x με αντικείμενο VegetarianRestaurant(Maharani)  Serves(Maharani,VegetarianFood) VegetarianRestaurant(Ay Caramba)  Serves(Ay Caramba,VegetarianFood) Για να είναι αληθής η πρόταση, πρέπει να ισχύει για όλες τις πιθανές αντικαταστάσεις

34 5. Eξαγωγή Συμπερασμάτων
-να προσθέτει νέες έγκυρες δηλώσεις σε μια ΒΓ ή -να καθορίζει το αληθές δηλώσεων που δεν περιλαμβάνονται σαφώς σε μια ΒΓ Πλέον σημαντική μέθοδος εξαγωγής συμπερασμάτων της FOPC: modus ponens: κανόνας συνεπαγωγής if-then α α  β  β α και β: τύποι FOPC

35 modus ponens Εάν οι προϋποθέσεις αριστερά του συμβόλου συνεπαγωγής (antecedent) είναι παρούσες σε μια ΒΓ, τότε μπορούν να συναχθούν τα στοιχεία δεξιά του συμβόλου συνεπαγωγής (consequent) Οι τύποι κάτω από τη γραμμή μπορούν να συναχθούν από τους τύπους πάνω από τη γραμμή κατά συμπερασμό VegetarianRestaurant(Rudys) xVegetarianRestaurant(x)  Serves(x,VegetarianFood)       Serves(Rudys,VegetarianFood)

36 Συστήματα πρόσθιας αλυσίδας (forward chaining)
Συστήματα πρόσθιας αλυσίδας (forward chaining) χρησιμοποιούν modus ponens ως έχει και ενεργοποιώντας όλους τους εφαρμόσιμους κανόνες συνεπαγωγής προσθέτουν νέα γεγονότα στη ΒΓ. Πλεονέκτημα: όλα τα γεγονότα υπάρχουν στη ΒΓ πριν από τη διαδικασία αναζήτησης Μειονέκτημα: επιβάρυνση συστήματος με άχρηστα ενδεχομένως δεδομένα Παραγωγικά συστήματα από το χώρο της γνωστικής μοντελοποίησης=συστήματα πρόσθιας αλυσίδας επαυξημένα με γνώσεις ελέγχου ενεργοποίησης κανόνων

37 Συστήματα οπίσθιας αλυσίδας (backword chaining)
Συστήματα οπίσθιας αλυσίδας (backward chaining) χρησιμοποιούν modus ponens ανάστροφα για να αποδείξουν το αληθές συγκεκριμένων ερωτημάτων Είναι ο τύπος ερωτήματος αληθής? Υπάρχει στη ΒΓ? Εάν όχι: αναζήτηση εφαρμόσιμων κανόνων συνεπαγωγής στη ΒΓ Εφαρμόσιμος εάν consequent κανόνα ταιριάζει σε τύπο ερωτήματος Απόδειξη ερωτήματος εάν antecedent κάποιου κανόνα είναι αληθές Γλώσσα Prolog=σύστημα εφαρμογής στρατηγικής οπίσθιας αλυσίδας

38 Reasoning via backward chaining # Reasoning backwards
Συλλογισμός μέσω οπίσθιας αλυσίδας από ερωτήματα σε γνωστά γεγονότα είναι διαφορετικός από τον ανάστροφο συλλογισμό από γνωστά consequents σε άγνωστα antecedents Reasoning backwards: Εάν το consequent ενός κανόνα είναι γνωστό ως αληθές, υποθέτουμε ότι θα είναι αληθές και το antecedent Serves(Rudys,VegetarianFood) Εάν αληθές: ταιριάζει στο consequent του κανόνα, τότε μπορούμε να εξάγουμε το συμπέρασμα ότι VegetarianRestaurant(Rudys)

39 Aπαγωγικός Συλλογισμός (Abduction)
Οπίσθια αλυσίδα: έγκυρη μέθοδος συλλογισμού Ανάστροφος συλλογισμός (reasoning backwards): μη έγκυρη αλλά ευρέως χρησιμοποιούμενη μορφή αληθοφανούς συλλογισμού (plausible reasoning) Αληθοφανής συλλογισμός από “συμπεράσματα” σε “υποθέσεις”=απαγωγικός συλλογισμός Πρόσθιος & ανάστροφος συλλογισμός: ατελείς μηχανισμοί (δεν εντοπίζουν όλα τα έγκυρα συμπεράσματα) Εναλλακτική τεχνική: Resolution (αργή διαδικασία) Τα περισσότερα συστήματα: κάποια μορφή αλυσίδας με ανάλογη μορφή σχεδιασμού της ΒΓ για την εξαγωγή συμπερασμάτων

40 Δ. Άλλες Γλώσσες Σημασιολογικής Αναπαράστασης
Δ. Άλλες Γλώσσες Σημασιολογικής Αναπαράστασης Εκτός της λογικής: 2 ευρέως χρησιμοποιούμενα συστήματα, γνωστά ως slot-filler representations: Σημασιολογικά Δίκτυα (Semantic Networks) Συστήματα βάσει Πλαισίου (Frame-based Representations) Μπορούν να μεταγραφούν ως αναπαραστάσεις Λογικής 1ης Τάξης σχετικά εύκολα Εφαρμογές σε NLP: KRL (Bobrow & Winograd 1977) KL-ONE (Brachman & Schmolze 1985

41 Σημασιολογικά Δίκτυα Συστήματα βάσει Πλαισίου
Αναπαράσταση αντικειμένων ως κόμβοι σε ένα γράφο Αναπαράσταση σχέσεων μεταξύ αντικειμένων ως ονοματισμένοι σύνδεσμοι (named links) Συστήματα βάσει Πλαισίου Αναπαράσταση αντικειμένων ως δομές χαρακτηριστικών (attributes, features), που επίσης μπορούν να αναπαρασταθούν ως γράφοι. Τα χαρακτηριστικά ονομάζονται slots (υποδοχές) και οι συμπληρωτές/τιμές αυτών των υποδοχών μπορούν να είναι είτε ατομικές τιμές είτε άλλα ενσωματωμένα πλαίσια.

42 Συστήματα βάσει Πλαισίου
I believe Mary ate British food BELIEVING BELIEVER SPEAKER EATING BELIEVED EATER MARY EATEN BRITISHFOOD

43 Ε. Εναλλακτικές Προσεγγίσεις στη Σημασία
Ε. Εναλλακτικές Προσεγγίσεις στη Σημασία Η Σημασία ως Δράση (Action) -Εκφωνήματα θεωρούνται ως δράσεις -Σημασία εκφωνημάτων βρίσκεται στις διαδικασίες που ενεργοποιούνται μέσα στον ακροατή αφού ακούσει το εκφώνημα -Σύστημα SHRDLU (Winograd 1972b) “One of the basic viewpoints underlying the model is that all language use can be thought of as a way of activating procedures within the hearer. We can think of an utterance as a program-one that indirectly causes a set of operations to be carried out within the hearer’s cognitive system.”

44 Ε. Εναλλακτικές Προσεγγίσεις στη Σημασία
Ε. Εναλλακτικές Προσεγγίσεις στη Σημασία Executing schema/x-schema: πρόσφατο διαδικασιακό σημασιολογικό μοντέλο (Bailey et al.1997, Narayanan 1997a, 1997b, Chang et al. 1998) Γεγονότα (events): σχηματοποιημένες περιγραφές αισθητηριακοκινητικών διεργασιών/θεμελιακών στοιχείων όπως έναρξη, επανάληψη, ολοκλήρωση, πίεση, προσπάθεια Αναπαράσταση του ποιού ενεργείας γεγονότων: πιθανοτικό αυτόματο: Petri net (Murata 1989): Καταστάσεις: ready, process, finish, suspend, result Jack walked to the store every week (επαναληπτική ενεργοποίηση των κόμβων process & result)

45 Ε. Εναλλακτικές Προσεγγίσεις στη Σημασία
Ε. Εναλλακτικές Προσεγγίσεις στη Σημασία Η Σημασία ως Αλήθεια Ρόλος των τυπικών ΣΑ στη Γλωσσολογία, NLP, AI και Γνωστική Μοντελοποίηση: από γλωσσικά δεδομένα σε κατάλληλες, μη αμφίσημες και λειτουργικά χρήσιμες αναπαραστάσεις Ρόλος των τυπικών ΣΑ στη Φιλοσοφία: H απλή μετάφραση μιας πρότασης από την αρχική φυσική της μορφή σε τεχνητή μορφή δεν μας πηγαίνει κοντύτερα στη σημασία της. (Lewis 1972)

46 Ε. Εναλλακτικές Προσεγγίσεις στη Σημασία
Ε. Εναλλακτικές Προσεγγίσεις στη Σημασία Ρόλος των τυπικών ΣΑ στη Φιλοσοφία Ενδιαφέρον έχουν οι λειτουργίες/διαδικασίες που καθορίζουν την αντιστοίχιση από τις αναπαραστάσεις στο μοντελοποιούμενο κόσμο. Σημαντικές οι λειτουργίες που καθορίζουν τις συνθήκες αληθείας των προτάσεων ή των τυπικών τους αναπαραστάσεων

47 ΣΤ. Σημασιολογική Αναπαράσταση βασικών γνωσιακών εννοιών
Ποικίλλουν από μεμονωμένες περιοχές όπως η έννοια του χρόνου σε μνημειώδεις προσπάθειες κωδικοποίησης όλης της κοινής μας γνώσης για τον κόσμο (Lenat & Guha 1991). Σύντομη αναφορά σε βασικές έννοιες που απασχολούν το χώρο της NLP Σημασιολογικές Αναπαραστάσεις: κατηγοριών γεγονότων χρόνου (ποιού ενέργειας) πεποιθήσεων

48 1. Αναπαράσταση Κατηγοριών
Σημασιολογικές κατηγορίες όπου όλα τα μέλη μοιράζονται ένα σύνολο χαρακτηριστικών Πλέον κοινός τρόπος αναπαράστασης κατηγοριών: δημιουργία ενός μοναδιαίου κατηγορήματος για κάθε κατηγορία μοναδιαίο κατηγόρημα VegetarianRestaurant VegetarianRestaurant(Maharani) Δυστυχώς σε αυτή τη μέθοδο οι κατηγορίες είναι σχέσεις και όχι αντικείμενα MostPopular(Maharani,VegetarianRestaurant) Μη αποδεκτός τύπος FOPC, εφόσον τα ορίσματα που συμπληρώνουν τα κατηγορήματα πρέπει να είναι Terms (όροι) και όχι άλλα κατηγορήματα

49 1. Αναπαράσταση Κατηγοριών
Τεχνική επίλυσης προβλήματος: Reification (Συγκεκριμενοποίηση): αναπαράσταση εννοιών που θέλουμε να αντιμετωπίσουμε ως αντικείμενα Σχέση ιδιότητας μέλους (membership relation): ISA (is a) ISA(Maharani,VegetarianRestaurant) Ισχύει μεταξύ αντικειμένων και των κατηγοριών στις οποίες αυτά είναι μέλη Επέκταση τεχνικής: Δημιουργία ιεραρχιών κατηγοριών π.χ. Σχέση συμμετοχής σε κατηγορία (category inclusion relationship): AKO (a kind of) AKO(VegetarianRestaurant,Restaurant) Ισχύει μεταξύ κατηγοριών & δηλώνει σχέση συνυπολογισμού σε συγκεκριμένη κατηγορία

50 2. Αναπαράσταση Γεγονότων (events)
Reservation(Hearer,Maharani,Today,8PM,2) Μονό κατηγόρημα με όσα ορίσματα χρειάζονται Ρήματα: το κατηγόρημα σημασιολογικής αναπαράστασης έχει τον ίδιο αριθμό ορισμάτων με αυτόν που ορίζεται στο πλαίσιο συντακτικής υποκατηγοριοποίησης του ρήματος Δυσκολίες πρακτικής εφαρμογής συγκεκριμένης προσέγγισης: καθορισμός ορθού αριθμού ρόλων για οποιοδήποτε γεγονός Αναπαράσταση των facts που σχετίζονται με τους ρόλους που εμπλέκονται σε ένα γεγονός Εξασφάλιση εξαγωγής όλων των ορθών συμπερασμάτων άμεσα από την αναπαράσταση ενός γεγονότος καθώς και μη εξαγωγής λανθασμένων συμπερασμάτων

51 2. Αναπαράσταση Γεγονότων (events)
I ate. Eating1 (Speaker) I ate a turkey sandwich. Eating2 (Speaker, TurkeySandwich) I ate a turkey sandwich at my desk. Eating3 (Speaker, TurkeySandwich, Desk) I ate at my desk. Eating4(Speaker, Desk) I ate lunch. Eating5(Speaker, Lunch) I ate a turkey sandwich for lunch. Eating6 (Speaker, TurkeySandwich, Lunch) I ate a turkey sandwich for lunch at my desk. Eating7 (Speaker, TurkeySandwich, Lunch, Desk) .

52 2. Αναπαράσταση Γεγονότων (events)
Ποικίλος αριθμός ορισμάτων για το κατηγόρημα eat Αδύνατη η αναπαράσταση μονού κατηγορήματος FOPC , γιατί τα κατηγορήματα στην FOPC έχουν καθορισμένο πλήθος (arity) ορισμάτων. Τόσα κατηγορήματα όσα και τα πλαίσια υποκατηγοριοποίησης (βλ. προηγούμενη διαφάνεια): Αδύνατη η σύνδεση μεταξύ των γεγονότων, αν και υπάρχουν προφανείς λογικές σχέσεις μεταξύ τους. Προτεινόμενη μέθοδος επίλυσης προβλήματος σύνδεσης: Σημασιολογικά Αξιώματα (meaning postulates)

53 2. Αναπαράσταση Γεγονότων (events)
w,x,y,z Eating7(w,x,y,z)  Eating6(w,x,y) Δυνατή η σύνδεση μεταξύ 2 κατηγορημάτων μέσω παρόμοιων αξιωμάτων, αλλά παρουσιάζονται προβλήματα κλιμάκωσης. Εναλλακτική επίλυση: όλα τα παραδείγματα παραπέμπουν στο ίδιο κατηγόρημα, αλλά σε μερικές επιφανειακές δομές λείπουν κάποια από τα ορίσματα . Βασικό κατηγόρημα: το πληρέστερο:

54 2. Αναπαράσταση Γεγονότων (events)
Eating7 (Speaker, TurkeySandwich, Lunch, Desk) και τύποι αναπαράστασης σημασίας παραδειγμάτων: w,x,y Eating (Speaker,w,x,y) w,x Eating (Speaker,TurkeySandwich,w,x) w Eating (Speaker,TurkeySandwich,w,Desk) w,x Eating (Speaker,w,x,Desk) w,x Eating (Speaker,w,Lunch,x) w Eating (Speaker,TurkeySandwich,Lunch,Desk)

55 2. Αναπαράσταση Γεγονότων (events)
Και αυτή η προσέγγιση παρουσιάζει 2 τουλάχιστον μειονεκτήματα: θέτει πάρα πολλές δεσμεύσεις, π.χ. όλα τα γεγονότα διατροφής συνδέονται με κάποιο τύπο γεύματος, ενώ προφανής η κατανάλωση εκτός γεύματος 2. δεν επιτρέπει την ατομικοποίηση των γεγονότων w,x Eating (Speaker,w,x,Desk) w,x Eating (Speaker,w,Lunch,x) w,x Eating (Speaker,w,Lunch,Desk) Αδύνατος ο συσχετισμός των 2 πρώτων τύπων για τη δημιουργία του 3ου (δεν ξέρουμε αν αναφέρονται στο ίδιο γεγονός)

56 2. Αναπαράσταση Γεγονότων (events)
Τελική επίλυση προβλημάτων με την υιοθέτηση μεθόδου Reification (Συγκεκριμενοποίησης): τα γεγονότα αντιμετωπίζονται ως αντικείμενα τα οποία δύνανται να ποσοτικοποιηθούν και να συνδεθούν με άλλα αντικείμενα μέσω συνόλων καθορισμένων σχέσεων (Davidson 1967; Parsons 1990) I ate a turkey sandwich w ISA(w,Eating) Eater(w,Speaker)  Eaten(w,TurkeySandwich) Υπάρχει ένα γεγονός κατανάλωσης τροφής, όπου ο ομιλητής πράττει την κατανάλωση τροφής και το σάντουιτς γαλοπούλας καταναλώνεται.

57 2. Αναπαράσταση Γεγονότων (events)
Πλεονεκτήματα μεθόδου συγκεκριμενοποίησης: Δεν απαιτείται καθορισμένος αριθμός ορισμάτων για δεδομένο επιφανειακό κατηγόρημα. Δεν απαιτούνται περισσότεροι ρόλοι από αυτούς που αναφέρονται στα δεδομένα εισόδου. Ικανοποιούνται οι λογικές συσχετίσεις μεταξύ στενά συνδεόμενων παραδειγμάτων χωρίς να απαιτούνται σημασιολογικά αξιώματα.

58 3. Αναπαράσταση Χρόνου Temporal Logic (Χρονική Λογική) ασχολείται με αναπαράσταση χρονικών πληροφοριών Tense Logic εξετάζει πώς εκφράζουν χρονικές πληροφορίες οι ρηματικοί χρόνοι Απλούστερη θεωρία: ο χρόνος ρέει αμείλικτα προς εμπρός και τα γεγονότα συνδέονται είτε ως σημεία είτε ως διαστήματα πάνω σε μια χρονική γραμμή. Διάταξη διαφορετικών γεγονότων μέσω της τοποθέτησής τους πάνω στη χρονική γραμμή: Ένα γεγονός προηγείται κάποιου άλλου (σύνδεση γεγονότων μέσω της σχέσης χρονικής διάταξης): έννοιες παρελθόντος, παρόντος & μέλλοντος.

59 3. Αναπαράσταση Χρόνου Πολλά τα μοντέλα αναπαράστασης αυτού του είδους χρονικής πληροφορίας Μοντέλο FOPC συγκεκριμενοποιημένων γεγονότων: I arrived in New York. I am arriving in New York. I will arrive in New York. Κοινός τύπος ΣΑ εκφωνημάτων ανεξαρτήτως χρόνου: w ISA(w,Arriving) Arriver(w,Speaker)  Destination(w,NewYork)

60 3. Αναπαράσταση Χρόνου Προσθήκη χρονικής πληροφορίας υπό μορφή κατηγορήματος σχετικά με τη μεταβλητή του γεγονότος w.  i,e,w,t ISA(w,Arriving) Arriver(w,Speaker)  Destination(w,NewYork) IntervalOf(w,i,)  EndPoint(i,e)  Precedes(e,Now) IntervalOf(w,i,)  MemberOf(i,Now) IntervalOf(w,i,)  EndPoint(i,e)  Precedes(Now,e)

61 3. Αναπαράσταση Χρόνου Δεν είναι πάντα τόσο ξεκάθαρη η κατάσταση π.χ. χρήση Ενεστώτα με σημασία μελλοντική ή χρήση Μέλλοντα με σημασία παρελθοντική ή γενικότερα συντελικοί χρόνοι. Ok, we fly from San Fransisco to Boston at 10. Flight 1390 will be at the gate an hour now. Flight 1092 arrived late. Flight 1092 had arrived late. Reichenbach (1947): εισαγωγή έννοιας σημείου αναφοράς (reference point)

62 3. Αναπαράσταση Χρόνου

63 4. Ποιόν Ενέργειας (Aspect)
Το Ποιόν Ενεργείας δηλώνει το τέλειο ή ατελές μιας πράξης, εάν δηλ. το γεγονός έχει ολοκληρωθεί ή διαδραματίζεται ακόμα, εάν συμβαίνει στιγμιαία ή έχει διάρκεια ή εάν προκαλεί συγκεκριμένες συνέπειες στον εξωτερικό κόσμο. 4 τάξεις υποδιαίρεσης των εκφράσεων γεγονότων: (από Αριστοτέλη σε Vendler 1969) Στατική (Stative): Ι know my departure gate. Δραστηριότητας (Activity): John is flying. Ολοκλήρωσης (Accomplishment): Sally booked her flight. Επίτευξης (Achievement): She found her gate.

64 4. Ποιόν Ενέργειας (Aspect)
Στατικές εκφράσεις: αναπαριστούν την έννοια ότι ο συμμετέχων σε ένα γεγονός (Υποκείμενο) έχει κάποια ιδιότητα, ή είναι σε συγκεκριμένη κατάσταση , σε δεδομένη χρονική στιγμή. I like flight 840 arriving at 10:06. I need the cheapest fare. I have a round trip ticket for $662. I want to go first class.

65 4. Ποιόν Ενέργειας (Aspect)
Kριτήρια αναγνώρισης στατικών ρημάτων: 1. Δεν εμφανίζονται σε εξακολουθητικούς χρόνους *I am wanting to go first class 2. Δεν εμφανίζονται σε δομές προστακτικής *Need the cheapest fare! 3. Δεν προσδιορίζονται εύκολα από επιρρήματα όπως carefully και deliberately *I deliberately/carefully like flight 840 arriving at 10:06

66 4. Ποιόν Ενέργειας (Aspect)
Εκφράσεις Δραστηριότητας: περιγράφουν γεγονότα τα οποία δεν έχουν συγκεκριμένο σημείο λήξης, έχουν διάρκεια και ως εκ τούτου δεν συνδέονται με δεδομένα χρονικά σημεία. She drove a Mazda. I live in Brooklyn. Kριτήρια αναγνώρισης: 1. Εμφανίζονται σε εξακολουθητικούς χρόνους και δομές προστακτικής. Drive a Mazda! She is living in Brooklyn. 2. Δεν προσδιορίζονται από χρονικές εκφράσεις που εισάγονται με την πρόθεση in αλλά for. *I live in Brooklyn in a month. I live in Brooklyn for a month.

67 4. Ποιόν Ενέργειας (Aspect)
Εκφράσεις Ολοκλήρωσης: περιγράφουν γεγονότα τα οποία έχουν ένα φυσικό σημείο λήξης μόλις ολοκληρωθεί μια συγκεκριμένη κατάσταση. He booked me a reservation. United flew me to New York. Kριτήρια διάκρισης από εκφράσεις Δραστηριότητας: 1. Η χρήση του ρήματος stop διακόπτει τη διαδικασία ολοκλήρωσης. I stopped living in Brooklyn: I lived in Brooklyn.=Δραστηριότητα She stopped booking my flight: My flight was never booked: She booked my flight = Ολοκλήρωση

68 4. Ποιόν Ενέργειας (Aspect)
2. Εκφράσεις ολοκλήρωσης προσδιορίζονται από χρονικές εκφράσεις που εισάγονται με την πρόθεση in σε αντίθεση με τις εκφράσεις δραστηριότητας. *I lived in Brooklyn in a year. I booked the flight in a minute. Εκφράσεις Επίτευξης είναι παρόμοιες με εκφράσεις ολοκλήρωσης, εφόσον καταλήγουν και αυτές σε μια κατάσταση. Ως εκ τούτου, και οι 2 κατηγορίες συχνά χαρακτηρίζονται ως υπό-ενότητες μιας ενιαίας τάξης, ποιού ενεργείας, που περιέχει telic eventualities.

69 4. Ποιόν Ενέργειας (Aspect)
Kριτήρια διάκρισης από άλλες εκφράσεις 1. Από εκφράσεις Ολοκλήρωσης Συμβαίνουν σε συγκεκριμένη χρονική στιγμή και δεν είναι αποτέλεσμα δραστηριότητας διαρκείας. She found her gate. I reached New York. Η χρήση του ρήματος stop καταλήγει σε μη αποδεκτή πρόταση *I stopped reaching New York αλλά She stopped booking my flight.(αποδεκτή) 2. Από εκφράσεις Δραστηριότητας & Ολοκλήρωσης Δεν προσδιορίζονται από χρονικές εκφράσεις που εισάγονται με την πρόθεση for. * I reached New York for a few minutes.

70 4. Ποιόν Ενέργειας (Aspect)
Είναι εύκολη η μετακίνηση μιας έκφρασης από μια κατηγορία σε μια άλλη. I flew. (έκφραση δραστηριότητας: δεν έχει φυσικό σημείο λήξης και δεν μπορεί να προσδιοριστεί από χρονικές εκφράσεις εισαγόμενες με πρόθεση in) I flew to New York. (έκφραση ολοκλήρωσης: έχει σημείο λήξης, καταλήγει σε συγκεκριμένη κατάσταση, δυνατός ο χρονικός προσδιορισμός με PP εισαγόμενη με πρόθεση in) Συμπέρασμα: Η ταξινόμηση ενός γεγονότος δεν εξαρτάται αποκλειστικά από το ρήμα της έκφρασης, αλλά από τη σημασία ολόκληρου του περιβάλλοντος της έκφρασης.

71 5. Αναπαράσταση Πεποιθήσεων
Λέξεις που έχουν την ικανότητα να δημιουργούν ένα κόσμο: οι ΣΑ τους περιέχουν λογικούς τύπους οι οποίοι δεν εκλαμβάνονται ως αληθείς σε έναν πραγματικό κόσμο, αλλά ως τμήμα ενός είδους υποθετικού κόσμου. Επιπλέον, οι ΣΑ τους συχνά δηλώνουν μια σχέση από τον ομιλητή (ή κάποια άλλη οντότητα) προς αυτό τον υποθετικό κόσμο, π.χ. believe, want, imagine, know Γενικά αυτές οι λέξεις δέχονται ολόκληρες προτάσεις ως ορίσματά τους. I believe that Mary ate British food.

72 5. Αναπαράσταση Πεποιθήσεων
Δύο γεγονότα: γεγονός πεποίθησης που συνδέει τον ομιλητή με συγκεκριμένη πεποίθηση & γεγονός κατανάλωσης τροφής που παίζει το ρόλο αυτού που πιστεύεται.  u,v ISA(u,Believing)  ISA(v,Eating) Believer(u,Speaker)  BelievedProp(u,v) Eater(v,Mary)  Eaten(v,BritishFood) ΣΑ δομής κατηγορήματος-ορισμάτων της FOPC: Believing(Speaker,Eating(Mary,BritishFood): συντακτικά λανθασμένη (δεν επιτρέπονται ολόκληροι λογικοί τύποι ως ορίσματα μα μόνο όροι)

73 5. Αναπαράσταση Πεποιθήσεων
Κλασσική μέθοδος αντιμετώπισης: επαύξηση FOPC με τελεστές οι οποίοι επιτρέπουν τη δήλωση πλήρων λογικών τύπων Τελεστής Believes με 2 λογικούς τύπους FOPC ως ορίσματά του Believes(Speaker, vISA(v,Eating) Eater(v,Mary)  Eaten(v,BritishFood) Τελεστής Believes = modal operator Λογική επαυξημένη με modal operators = modal logic με πολλές χρήσεις στην αναπαράσταση κοινής γνώσης όπως αναπαραστάσεις χρόνου και υποθετικών κόσμων

74 5. Αναπαράσταση Πεποιθήσεων
Σύνθετα θεωρητικά & πρακτικά προβλήματα που προκύπτουν από την υιοθέτηση modal operators & modal logic: Πώς λειτουργεί η εξαγωγή συμπερασμάτων με την παρουσία συγκεκριμένων modal operators Τα είδη των λογικών τύπων στους οποίους μπορούν να εφαρμοστούν συγκεκριμένοι τελεστές Πώς αλληλεπιδρούν οι modal operators με τους ποσοτικούς δείκτες & τους λογικούς συνδέσμους Η επιρροή αυτών των τελεστών στην ισοδυναμία των όρων μεταξύ διαφορετικών λογικών τύπων: αναφορική διαφάνεια # αναφορική αδιαφάνεια (referentially transparent # referentially opaque settings)