Logic trong Ngôn ngữ học
← BackGiới thiệu
Mối quan hệ giữa logic và ngôn ngữ học là sâu sắc và đa diện. Logic hình thức cung cấp các công cụ để phân tích cấu trúc và ý nghĩa của ngôn ngữ tự nhiên, trong khi các hiện tượng ngôn ngữ tự nhiên thách thức và mở rộng các hệ thống logic hình thức.
Từ ngữ nghĩa hình thức đến ngôn ngữ học tính toán, các phương pháp logic làm sáng tỏ cách ngôn ngữ truyền đạt ý nghĩa, cách các câu kết hợp để tạo thành các tư tưởng phức tạp, và cách chúng ta có thể xây dựng các hệ thống tính toán hiểu ngôn ngữ.
Hướng dẫn này khám phá ứng dụng của logic vào phân tích ngôn ngữ, từ ngữ nghĩa điều kiện chân lý đến xử lý ngôn ngữ tự nhiên, cho thấy hình thức logic giúp chúng ta hiểu bản chất có hệ thống của ngôn ngữ con người.
Ngữ nghĩa Hình thức
Ngữ nghĩa hình thức sử dụng logic và toán học để mô hình hóa cách các biểu thức ngôn ngữ nhận được ý nghĩa của chúng. Mục tiêu là cung cấp các tài khoản tổng hợp chính xác về ý nghĩa, giải thích cách ý nghĩa câu phát sinh từ ý nghĩa từ và cấu trúc cú pháp.
Các khung ngữ nghĩa khác nhau đưa ra các giả định khác nhau về bản chất của ý nghĩa, nhưng tất cả đều dựa cơ bản vào các công cụ logic để làm cho các mối quan hệ ý nghĩa trở nên rõ ràng và có thể kiểm tra.
Ngữ nghĩa Điều kiện Chân lý
Ý nghĩa của một câu được xác định bằng các điều kiện chân lý của nó—các điều kiện mà dưới đó nó sẽ đúng. 'Tuyết trắng' có nghĩa là tuyết màu trắng. Ngữ nghĩa logic cung cấp một cách có hệ thống để tính toán các điều kiện chân lý.
Tính Tổng hợp (Nguyên lý Frege)
Ý nghĩa của một biểu thức phức tạp được xác định bởi ý nghĩa của các phần của nó và cách chúng được kết hợp. Nguyên lý này cho phép kiến thức ngôn ngữ hữu hạn tạo ra vô số câu—một thuộc tính cốt lõi của ngôn ngữ con người.
Ngữ nghĩa Lý thuyết Mô hình
Ý nghĩa được định nghĩa tương đối với các mô hình—các cấu trúc toán học xác định cái gì tồn tại và các đối tượng có thuộc tính gì. Một câu là đúng trong một mô hình nếu mô hình thỏa mãn các điều kiện chân lý của nó.
Ngữ nghĩa Thế giới Khả hữu
Mở rộng ngữ nghĩa lý thuyết mô hình để xử lý modal, điều kiện và các ngữ cảnh nội hàm. Ý nghĩa của 'Có thể mưa' liên quan đến lượng hóa trên các thế giới khả hữu nơi trời mưa.
Ngữ nghĩa Tình huống
Thay vì đánh giá các câu tương đối với toàn bộ thế giới, sử dụng các tình huống một phần—các phần của thực tế. Giải quyết các vấn đề với ngữ nghĩa thế giới khả hữu cho một số hiện tượng ngôn ngữ nhất định.
Ngữ nghĩa Động
Coi ý nghĩa như tiềm năng thay đổi ngữ cảnh thay vì điều kiện chân lý. Ý nghĩa của 'Một người đàn ông bước vào. Anh ta ngồi xuống' liên quan đến cách 'một người đàn ông' giới thiệu một tham chiếu diễn ngôn có thể truy cập đối với 'anh ta'.
Lượng hóa trong Ngôn ngữ Tự nhiên
Ngôn ngữ tự nhiên có cấu trúc lượng hóa phong phú mở rộng vượt ra ngoài ∀ và ∃ đơn giản. Lý thuyết lượng từ tổng quát cung cấp các công cụ logic để phân tích sự phức tạp này.
Lượng từ Toàn thể
Các từ như 'all', 'every', 'each' biểu đạt lượng hóa toàn thể nhưng với những khác biệt tinh tế về ý nghĩa và phân phối cú pháp. 'Every student passed' ≈ ∀x(student(x) → passed(x)).
Lượng từ Tồn tại
'Some', 'a', 'several' biểu đạt lượng hóa tồn tại. 'A student passed' ≈ ∃x(student(x) ∧ passed(x)). Lưu ý 'some' mang ẩn ý thang đo (không phải tất cả).
Lượng từ Tổng quát
'Most', 'few', 'many', 'several' không rút gọn thành ∀ hoặc ∃. Lý thuyết lượng từ tổng quát coi chúng như các quan hệ giữa các tập hợp: 'Most students passed' có nghĩa |students ∩ passed| > |students ∩ ¬passed|.
Sự Mơ hồ Phạm vi Lượng từ
'Everyone loves someone' mơ hồ: ∀x∃y(loves(x,y)) ('mọi người có một người thân yêu') so với ∃y∀x(loves(x,y)) ('có ai đó mà mọi người yêu thương'). Phạm vi xác định cấu trúc logic.
Câu Lừa và Đại từ
'Every farmer who owns a donkey beats it' đặt ra thách thức. 'It' tham chiếu đến gì? Phạm vi của 'a donkey' là gì? Ngữ nghĩa động và lý thuyết biểu diễn diễn ngôn giải quyết những câu đố này.
Hình thức Logic
Hình thức logic (LF) là cấu trúc cú pháp trừu tượng xác định cách giải thích ngữ nghĩa. Nó thường khác biệt với cấu trúc cú pháp bề mặt.
Trích xuất hình thức logic từ các câu ngôn ngữ tự nhiên tiết lộ sự phức tạp ẩn và giải thích các thuộc tính ngữ nghĩa như sự mơ hồ, kéo theo và bất thường.
Cấu trúc Sâu so với Cấu trúc Bề mặt
Hình thức bề mặt 'What did John eat?' và hình thức sâu/logic nơi 'what' bắt nguồn như đối tượng của 'eat'. Các phép toán di chuyển ánh xạ giữa bề mặt và hình thức logic.
Lambda Calculus và Ràng buộc Biến
Trừu tượng hóa Lambda (λx.P(x)) tạo ra các hàm từ các công thức. Cần thiết cho ngữ nghĩa tổng hợp: 'walks' có thể biểu thị λx.walk(x), kết hợp với 'John' để cho ra walk(john).
Lý thuyết Kiểu (Ngữ pháp Montague)
Richard Montague đã sử dụng lambda calculus có kiểu để mô hình hóa tính tổng hợp. Mọi biểu thức đều có một kiểu (e cho thực thể, t cho giá trị chân lý, v.v.), và sự kết hợp tôn trọng các ràng buộc kiểu.
Ngữ pháp Phạm trù
Các phạm trù cú pháp là các kiểu logic. Một động từ chuyển động có kiểu (NP\S)/NP—nó kết hợp với NP đối tượng ở bên phải và NP chủ ngữ ở bên trái để tạo thành câu S. Cú pháp phản ánh ngữ nghĩa.
Tiền giả định và Ẩn ý
Không phải tất cả các khía cạnh của ý nghĩa đều là điều kiện chân lý. Tiền giả định và ẩn ý thêm các lớp ý nghĩa mà ngữ nghĩa hình thức phải tính đến bằng các công cụ logic.
Tiền giả định Ngữ nghĩa
'The king of France is bald' giả định Pháp có một vị vua. Cả câu và phủ định của nó đều mang tiền giả định này—nó tồn tại qua phủ định và đặt câu hỏi.
Tiền giả định Ngữ dụng
Tiền giả định phụ thuộc vào ngữ cảnh và giả định của người nói. 'Even John came' giả định người khác đã đến và John không có khả năng đến. Có thể hủy bỏ trong một số ngữ cảnh nhất định.
Chiếu Tiền giả định
Cách tiền giả định của các phần chiếu thành tiền giả định của toàn bộ. 'If France has a king, the king of France is bald' kế thừa tiền giả định khác với câu đơn giản.
Ẩn ý Grice
H.P. Grice phân biệt điều được nói (ý nghĩa điều kiện chân lý) với điều được ẩn ý (ẩn ý hội thoại). 'Some students passed' ẩn ý (không phải tất cả đã qua) bởi châm ngôn số lượng.
Ẩn ý Thang đo
Sử dụng thuật ngữ yếu hơn trên thang (<all, most, many, some, none>) ẩn ý phủ định các lựa chọn thay thế mạnh hơn. Ngữ dụng hình thức sử dụng logic để mô hình hóa các suy luận này.
Modal trong Ngôn ngữ
Ngôn ngữ tự nhiên biểu đạt tính tất yếu, khả năng, nghĩa vụ và cho phép thông qua động từ modal và các thiết bị khác. Logic modal cung cấp các công cụ để phân tích ý nghĩa modal.
Modal Nhận thức
'Must', 'might', 'could', 'may' biểu đạt trạng thái nhận thức của người nói. 'It must be raining' có nghĩa là người nói suy luận mưa từ bằng chứng. Được phân tích bằng logic modal và thế giới khả hữu.
Modal Nghĩa vụ
'Should', 'ought', 'may', 'must' biểu đạt nghĩa vụ và cho phép. 'You should leave' áp đặt nghĩa vụ. Logic nghĩa vụ mô hình hóa các ý nghĩa quy phạm này.
Modal Động
'Can', 'able to' biểu đạt khả năng hoặc các thuộc tính thiên hướng. 'John can swim' quy cho khả năng bơi—một hương vị modal khác với nhận thức hoặc nghĩa vụ.
Bằng chứng
Một số ngôn ngữ đánh dấu ngữ pháp nguồn thông tin (quan sát trực tiếp, suy luận, nghe). Logic nhận thức mở rộng với các toán tử bằng chứng mô hình hóa phạm trù ngữ nghĩa này.
Cơ sở Modal và Nguồn Sắp xếp
Phân tích của Kratzer: modal lượng hóa trên các thế giới khả hữu được hạn chế bởi cơ sở modal (các thế giới liên quan theo ngữ cảnh) và được sắp xếp bởi nguồn sắp xếp (cái gì là lý tưởng/bình thường). Cung cấp phân tích thống nhất của các loại modal.
Phủ định
Phủ định trong ngôn ngữ tự nhiên phức tạp hơn NOT logic. Phạm vi, cực tính và các hiệu ứng ngữ dụng tạo ra các mẫu phong phú đòi hỏi phân tích logic phức tạp.
Phủ định Câu so với Phủ định Thành phần
'John didn't leave' (phủ định câu: ¬leave(john)) so với 'Not John left' (phủ định thành phần: tập trung vào chủ ngữ). Phạm vi logic và trọng tâm xác định cách giải thích.
Các Mục Cực tính Âm
Các mục như 'any', 'ever', 'yet' yêu cầu các ngữ cảnh kéo theo xuống. 'I didn't see anyone' ổn; *'I saw anyone' không tốt. Yêu cầu đặc tính logic của môi trường cấp phép.
Phủ định Kép và Hòa hợp Phủ định
Trong logic, ¬¬P = P. Một số ngôn ngữ (Pháp, Tây Ban Nha) sử dụng hòa hợp phủ định nơi nhiều phủ định biểu đạt phủ định đơn: 'Je ne vois personne' (Tôi không thấy không ai = Tôi không thấy ai).
Phủ định Siêu ngôn ngữ
'I didn't trap two rabbits; I trapped three' phủ định ẩn ý, không phải nội dung điều kiện chân lý. Chỉ ra phủ định có thể nhắm vào các khía cạnh phi điều kiện chân lý của ý nghĩa.
Ứng dụng Tính toán
Logic hình thức cho phép xử lý tính toán ngôn ngữ tự nhiên. Từ phân tích ngữ nghĩa đến trả lời câu hỏi, các biểu diễn logic kết nối phân tích ngôn ngữ và lập luận tự động.
NLP hiện đại ngày càng sử dụng các phương pháp dựa trên logic cùng với các phương pháp thống kê, đặc biệt là cho các nhiệm vụ đòi hỏi lập luận chính xác và hiểu biết tổng hợp.
Xử lý Ngôn ngữ Tự nhiên
Ngôn ngữ học tính toán sử dụng các hình thức logic để biểu diễn ý nghĩa, cho phép máy móc hiểu và tạo ra ngôn ngữ. Phân tích ngữ nghĩa chuyển đổi các câu thành các hình thức logic để lập luận tự động.
Phân tích Ngữ nghĩa
Tự động chuyển đổi các câu thành các biểu diễn ngữ nghĩa hình thức (logic bậc nhất, lambda calculus, SQL). Cho phép trả lời câu hỏi, truy vấn cơ sở dữ liệu và tìm kiếm ngữ nghĩa.
Hệ thống Trả lời Câu hỏi
Các hệ thống như IBM Watson sử dụng suy luận logic trên các cơ sở tri thức. Các câu hỏi được phân tích thành các truy vấn logic, được trả lời bằng cách lập luận trên các biểu diễn logic của kiến thức.
Kéo theo Văn bản
Xác định xem văn bản T có kéo theo giả thuyết H không. 'John bought a car' kéo theo 'John owns a vehicle'. Yêu cầu suy luận logic trên các biểu diễn ngữ nghĩa.
Hình thức Ngữ pháp
- Ngữ pháp Phi ngữ cảnh: Hình thức cổ điển với nền tảng logic trong lý thuyết ngôn ngữ hình thức
- Ngữ pháp Logic Kiểu: Sử dụng lambda calculus có kiểu; tương ứng cú pháp-ngữ nghĩa thông qua đẳng cấu Curry-Howard
- HPSG (Head-Driven Phrase Structure Grammar): Cấu trúc đặc trưng với các ràng buộc logic
- Cú pháp Tối thiểu: Suy ra hình thức logic thông qua các phép toán cú pháp như Merge và Move