ЧАСТЬ IV МОДЕЛИ РЕЧЕВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Данная часть посвящена основному типу лингвистиче­ских моделей — моделям речевой деятель­ности человека. Достигнутый в этой области прогресс весьма значителен. Разработаны первые варианты моделей фонологического анализа и синтеза , , , разлагающие звуковой поток в фонологические признаки и синтезирующие важные компоненты речи, включая ее интонационные характеристики .

Чтобы иллюстрировать эти принципы, рассмотрим пример порождения предложений по правилам следующей простой грамматики: 1) N ->■ man — «мужчина», boy — «мальчик»; 2) S NP+VP; 3) V heard — «слышал»; saw — «видел»; 4) NP T+N; 5) Т ->■ the (определенный артикль); 6) VP V+N. В начале порождающего про­цесса символ S засылается в решающее устройство/Решаю- щее устройство делает две вещи: во-первых, оно подает поступивший в него символ в устройство вывода для пе­чати; во-вторых, оно обращается к грамматике, храня­щейся в постоянной памяти, чтобы развернуть символ по какому-либо из ее правил.

Изложенный алгоритм порождает по правилам нашей грамматики, в частности, следующее предложение: The man saw the boy — «Мужчина увидел мальчика». Процесс порождения этого предложения может быть представлен следующей схемой (см. схему 3).

Добавление к этой простой грамматике некоторых ре­курсивных правил позволяет порождать предложения сколь угодно большой длины, т. е. бесконечное множество предложений. Среди этих правил имеются три правила порождения предложений с однородными членами, одно правило порождения предложений с последовательным подчинением и одно правило порождения сложных предло­жений (с рекурсивным элементом S).

Все порождаемые предложения обязаны быть «грамма­тически правильными», но не обязаны быть осмысленными.

1. Не has four polished sand-domes — «У него (человека) есть четыре блестящих песчаных купола».

2. Не has four proud, little, polished, polished and proud boilers under proud bells, steam and whistles in four whistles — «У него есть четыре гордых, маленьких, отполированных, отполированных и гордых котла под гордыми звоночками, пар и свистки в четырех свистках».

3. The steam makes its steam and a whistle big and proud — «Пар делает свой пар и свисток большими и гор­дыми».

4. When engineer Small is oiled, the water in the bells is heated — «Когда инженер Смол смазан, вода в звонках подогревается».

5.

6. A fire-box is proud of Small — «Топка гордится Смолом».

В других экспериментах порождались предложения и более сложной синтаксической структуры :

1. After he is covered, it never admires his steam — «Пос­ле того как он покрыт, оно никогда не восхищается его паром».

2. In what way isn't a rug old, and why is he wiry and cool — «В каком смысле коврик не является старым и почему он жилист и хладнокровен».

3. She makes six boilers and six tragic and new legs — «Она делает шесть котлов и шесть трагических и но­вых ног».

4. What is he cooled for — «Зачем он охлаждается»?

5. It по longer runs it, nor does she put it under four smooth floors — «Оно больше им не управляет, и не кладет она его под четыре гладких пола».

6. Isn’t she polished under Miss Macpherson and plants — _t «Ну не отполирована ли она под Мисс Макферсон и расте­ниями».

Как видим, машина довольно успешно учится говорить на человеческом языке, и свои первые шаги на этом новом и трудном для нее поприще она делает в некоторых отно-‘ шениях гораздо уверенней, чем ребенок, осваивающий свой родной язык, или взрослый, изучающий иностран­ный язык. Заметим, что для порождения приведенных выше предложений машине потребовалось знание весьма тонких грамматических механизмов.

По мнению В. Ингве, программа, использованная для порождения этих предложений, не обнаружила никаких существенных недостатков. «До сих пор не было причин сомневаться в том, что можно будет использовать ту же самую формальную систему в полной грамматике англий­ского языка» .

Аналогичные принципы положены в основу грамматик НС французского, арабского, русского и других языков, разрабатываемых группой В. Ингве в США и его после­дователями в других странах. Ниже мы остановимся только на одной из таких грамматик. Это — грамматика порожде­ния по НС для русского языка, предложенная Н. Г. Ар­сентьевой и представляющая собой в некоторых отноше­ниях существенный шаг вперед , .

Отличие модели Н. Г. Арсентьевой от рассмотренной выше модели В. Ингве состоит в том, что заложенный в модель словарь разбит на семантические классы (два класса — переходных и непереходных — глаголов, причем для каждого глагола указан тип управления, 33 класса существительных, 29 классов прилагательных, 7 классов наречий и т. д.). Для каждого конкретного гла­гола указывается, из каких классов существительных он может принимать подлежащее и дополнения, а также из каких .классов наречий — обстоятельства. Для каждого существительного указаны аналогичным образом классы прилагательных и причастий и т. п. Это обеспечивает порождение по более или менее обычным правилам развер­тывания по НС частично осмысленных предложений; именно, в порождаемых предложениях имеется осмыслен­ность внутри элементарной синтагмы, хотя осмысленной связи между синтагмами еще нет.

Правила грамматики (свыше 200) и словарь, заложен­ные в машину, были получены в результате произведен­ного человеком анализа 50 предложений из «Повестей Белкина»; каждому правилу была приписана, в результате того же анализа, некоторая вероятность выбора (об этом понятии см. стр. 117). Модель была запрограммирована; машинные эксперименты дали следующие результаты (приводятся образцы порожденных предложений, общее число которых очень велико):

1. Вы будете беспокоить ваших стариков.

2. В самом деле я не ошибаюсь.

3. В трех верстах от лесов ваших вы ожидаете лошадь вашу долго.

4. Вы наедине делали весь ром, находившийся за пере­писками стройных красавиц в трех верстах от богатых и счастливых домиков.

5. Мы, заметя старого или решительного сына, найдем лошадь твоих прапорщиков.

6. Ты в год для твоих картинок или романов для особы, матю, находившейся под мешком жителя, достопамятным вашей жене, на красных деньгах лошадей наших стройных молодцов избранной, будешь пылать под пистолетами или пистолетом, стройными, стройными невестами из­бранными.

Для сравнения приведем образцы предложений, поро­жденных первыми вариантами модели, в которых словарь не был разбит на семантические классы.

1. Разумеется, что бедным или нечаянным молодцам подадут уединение.

2. Накануне следующей склонности уездного мешка милый сосед, крестный жаркий день накануне мучительного или мучительного уединения.

3. Будут прочить объяснения своих за жителя нашего сосновые воображения.

4. Отставная отставная станция, красота постарше, чем ты, будет думать о воскресном нечаянном чтении в трех верстах от крестных армейских голосов.

5. Накануне отставного богатого объяснения мы жили, когда я поспешу, может быть, до меня.

6. Клянешься нам в свиданиях на пронзительных или тех же воображениях ты.

Чтобы оценить степень адекватности рассматриваемых здесь порождающих грамматик структуре естественных языков, проанализируем их более внимательно. Предста­вим процесс порождения предложения The man saw the boy в виде дерева и пронумеруем все имеющиеся в нем узлы, включая терминальные, в порядке их развертывания:

__________________ Si________________

The₄ mariQ saw₉ the₁₂ boy_u

Легко заметить, что машина сначала обрабатывает крайнюю левую ветвь дерева; дойдя до конца этой ветви (точки The^y она возвращается к ближайшему узлу, в котором началось ветвление влево (NP₂), и закан­чивает крайний левый куст дерева. Затем она возвращается к следующему узлу дерева (S_x) и снова обрабатывает левую ветвь очередного куста и т. д. Поскольку любая левая ветвь заставляет машину возвращаться к некото­рой исходной точке, ветвящиеся влево структуры назы­ваются регрессивными. Ветвящиеся вправо структуры, не обладающие этим свойством, называются соответственно прогрессивными.

Когда машина обрабатывает регрессивную структуру, она должна хранить в быстродействующей памяти все про­межуточные результаты (символы), причем чем дальше влево ветвится структура, тем больше число символов, которые необходимо запомнить. Для дерева, изображен­ного на рисунке 10, I, машина должна хранить в памяти максимум два символа, а для дерева, изображенного на рисунке 10, II, число таких символов равно трем.

/

о

0

О І

0 і

О) (0)

(0) (3) Рис. 10.

Последнее дерево соответствует, например, предложе­нию Хорошо переведенный текст читается легко. Первым действует правило S -> NP+VP; VP направляется в быстродействующую память, a NP развертывается по пра­вилу NP -* A+N; N в свою очередь направляется в быст­родействующую память, а А развертывается по правилу А -* D+A; наконец, А отправляется в быстродействую­щую память, которая теперь содержит три символа (VP, N и A), a D заменяется символом хорошо.

Максимальное число символов, которое машина должна хранить в быстродействующей памяти при порождении некоторого предложения, называется глубиной данного предложения. Глубина максимально глубокого предложения называется глубиной данного языка. Глубину предложения можно подсчитать, про­нумеровав ветви справа налево в точках ветвления, как показано на рисунке 10, и сложив единички, встречаю­щиеся на пути к терминальной точке (см. цифры в круглых скобках). Легко заметить, что глубина предложений и, следовательно, языков растет исключительно за счет регрессивных структур, так как при развертывании про­грессивных структур машина не должна запоминать зна­чительных по количеству промежуточных результатов.

Из сказанного следует, что модель В. Ингве может порождать предложения с прогрессивными структурами сколь угодно большой длины. Она, однако, не может порождать предложений с бесконечно расту­щими регрессивными структурами, так как это потребовало бы быстродействующей памяти неограничен­ного (бесконечного) объема, а у всякой практически реа­лизуемой машины объем памяти обязан быть конечным. Таким образом, глубина порождаемых машиной предло­жений ограничена максимальным объемом ее бы­стродействующей памяти.

После этих предварительных замечаний мы можем перейти к наиболее интересным идеям, связанным с мо­делью порождения по НС.

Каждая грамматическая модель неизбежно является некоторой гипотезой о том, как устроен в действительности механизм, работу которого она имитирует. Если подходить к лингвистическим моделям с этой точки зрения, то каж­дому механизму модели следует поставить в соответствие некий психический или физиологический механизм. При этом следует помнить, что механизмы модели всегда проще, чем соответствующие им механизмы мозга, и являются в лучшем случае аппроксимацией последних (см. стр. 81).

Порождающий механизм рассмотренной выше модели В. Ингве состоит, как мы помним, из четырех частей. По­стоянной памяти естественно поставить в .соответствие память, а устройству вывода — речевые органы. Если мы хотим быть последовательными, мы должны предположить существование в мозге человека и других двух механизмов, соответствующих быстродействующей памяти и решающе­му устройству. Оказывается, что в пользу этого предпо­ложения можно привести весьма любопытные факты и соображения.

Психологическими экспериментами установлено, что человек в процессе обработки информации может одновре­менно хранить в памяти ограниченное число единиц, а именно 7±2 случайных чисел, не связанных друг с другом слов и т. п. . Этим объясняется, в частности, тот факт, что ему трудно производить и понимать предложе­ния с большой глубиной типа If what going to a clearly not very adequately staffed school really means is little appreciated we should be concerned — «Если (в обществе) плохо по­нимают, что в действительности значит ходить в школу, штат которой явным образом не очень хорошо укомплекто­ван, это должно нас озаботить» (глубина предложения равна 8). Здесь человек действует на пределе своих возмож­ностей, так как заполнение его быстродействующей памяти близко к критической отметке (точке 9). Рассмотрим еще следующий пример: (1) Она знала человека, который сделал сообщение, которое удостоилось премии, которая была назначена за лучшую работу (ср. учитель-* учительствует), R₂R₃V (зреет-*зрелый-* -* зрелость, переводит -* переводимый -* переводи­мо с ть), R^R₃V (зреет -* зрелый -* зрело, запаздывает -* -*запоздалый-*'Запоздало)пт. д. Можно сформулировать одно рекурсивное правило порождения производных основ:

1) N, V, A, D суть основы; 2) если X — основа, то и R_mX (где m = 1, 2, 3 или 4) также основа .

До тех пор пока у нас не было правил порождения про­изводных основ и пока каждое правило аппликации могло применяться, по условию, только однажды, модель была ограничена в своих возможностях: она не порождала ни одного действительно интересного комплекса (ср. при­меры на стр. 225). Теперь же мы располагаем необходи­мыми средствами для того, чтобы снять эти ограничения и построить аналог практически любого типа слова, слово­сочетания и предложения. Эта задача сводится к тому, чтобы указать правила осложнения комплексов.

Элементарные комплексы могут быть осложнены не­сколькими способами. Во-первых, каждый из 14 элемен­тарных комплексов мы можем превратить в неэлементар­ный, заменяя те или иные непроизводные основы произ­водными, например R₂XR_xXR_kX (ср. Сторож охраняет магазин), R₂XR_xXRJR₂X (ср.^г Старуха позеленела от злости) и т. п. Во-вторых, каждое правило аппликации можно применить не один раз, как это было сделано при порождении 14 элементарных комплексов, а п раз, причем п заранее никак не фиксировано, например R₃XR₃XR₂X (ср. шерстяной пиджак в клетку), /?₂Х/?₁Х/?₄Х/?₄Х/?₄Х (ср. Он вменяет мне в вину опоздание; Он внезапно распахнул дверь настежь) и т. п. В-третьих, неэлементарные комплек­сы можно получать по следующему рекурсивному опреде­лению: 1) элементарные комплексы (14 выражений) суть комплексы; 2) если X — комплекс, то и R_mX — также комплекс. Из этого определения следует, что релятор может относиться не только к одной основе, но и к ряду основ, связанных отношением подчинения; иными словами, функцию того или иного класса может выполнять не только основа слова, но и «основа» словосочетания и предложения. Таким образом, это правило позволяет нам строить ана­логи любых типов так называемых простых распространен­ных предложений, сложных предложений различных ти­пов и т. п.; ср. комплекс R^R^R^ (R^XR^XR₂X), соот­ветствующий предложениям тйпа Сторожка стоит в очень глухом лесу, комплекс R₂XR_xXR^ (R₂XR_xXR_kX), соответ­ствующий предложению Он сказал, что поезд приходит ночью, и т. п.

Убедившись, что изложенные выше правила образова­ния обеспечивают порождение, на идеальном уровне, до­статочно разнообразных аналогов слов, словосочетаний и предложений, мы перейдем ко второму компоненту аппликативной порождающей модели, который содержит, как сказано выше, трансформационные правила преобра­зования комплексов. В модели С. К. Шаумяна, в отличие, например, от модели Н. Хомского, эти правила не задаются извне, а вырабатываются на основе имеющейся информа­ции. Средством для выработки этих правил служит спе­циальное исчисление трансформаций.

Трансформации делятся на связанные и не­связанные. Считается, что комплекс А' образован из комплекса А связанной трансформацией, если: 1) для любой основы Х₍₉ входящей в Л, в А' найдется основа Ху, образованная из Х₍ по правилам порождения производ­ных основ (см. таблицу на стр. 227), и наоборот, для каж­дой основы Ху, входящей в А', в А найдется основа X_i9 от которой образована X/, 2) для любой пары основ X_t и Yі, входящих в Л и связанных отношением подчинения, в Л' найдется пара соответствующих основ Х\ и Y\, также связанных отношением подчинения, и наоборот (ср. опре­деление трансформации на стр. 155). Примеры связанных трансформаций: R₃XR₂X-* R₂R₃XR₃R₂X (высокая гора -* высота горы); R₂XR_xX -* R₃R_xXR₂X (поезд идет-* -* идущий поезд); R₂XR_xXR^X -* R₂R_xXR₃R^XR₃R₂X (мальчик читает книгу -* чтение книги мальчиком). Преобразование называется несвязанным, если выполнено только первое из двух сформулированных выше условий.

Пример:

Звезды светят ночью

— усветлая звездная ночь —►звездные свет и ночь |-+ночные свет и звезды I -^светлая звезда в ночи —>ночь под светлой звездой —>■звезда в светлой ночи ^[66]

Чтобы показать, каким образом находятся все возмож­ные трансформы данного комплекса, рассмотрим следую­щий пример. Возьмем трехчленный комплекс R₂XR_xXR_kX (ср. Писатель завершает книгу), выпишем в столбик для каждой из входящих в него основ все основы следующей степени производности (для удобства повторив внизу пер­вую строчку) и соединим пары основ в соседних столбиках таким образом, чтобы в результате получались парные комплексы, члены которых могут быть связаны отношением подчинения:

R₂X RjX R4X

Переходя от каждого из элементов левого столбца к какому-нибудь элементу правого по одному из возможных путей, мы получим все трансформы исходного комплек­са R^XR^XRilX первой степени производности. Всего, как легко подсчитать, он имеет 14 трансформов. Разумеется,

не все они получают интерпретацию в русском языке; к числу интерпретируемых трансформов относятся

R₂R₂XR_sR_xXR_AR₄X

R^R₂XR₃RiXR₂R^X

R₂RaXR₁R₁XR₄R₂X

R₃R2XR₂R_xXR₃R₄X

Писатель, завершающий книгу Книга, завершенная писателем Книга завершается писателем

Завершение книги писателем и т. д.

Ключевыми в этой системе являются трансформации бинарных комплексов, называемые элементарными. Оказывается, что если у нас есть трансформации для каж­дого из четырех бинарных (двучленных) комплексов, то трансформации многочленных комплексов мы можем опре­делить через эти элементарные трансформации. Действи­тельно, приведенный выше трехчленный трансформ является (теоретико-множественным) объединением двух бинарных трансформов R₂R₂XR₃R_xX (J U R₃R_xXR_kR_kX\ аналогичным образом

R^R₂XR₃R_xX U R_sRiXR₂R_aX = Я₄Я 2*Я зЯ ₂Я Л

R^XR^X U R^XRtRtX = R^XR^XR^X

и т. д. Отсюда следует тот важный вывод, что для получения любой трансформации любого комплекса достаточно пост­роить исчислениетрансформаций для бинарных комплексов.

R.x

Если обозначить надстрочным символом п степень производности некоторой основы и записать произвольный двучленный комплекс как RjXR_kX, то в с е трансформы этого комплекса можно представить в обобщенном виде следующим образом:

R_kX

Это и дает нам то абстрактное исчисление трансформа­ций, которое в дальнейшем направляет наши поиски конкретных интерпретируемых трансформаций. Приведем несколько примеров для бинарного комплекса RgAR^:

1. RsARtN-^-RiRaARaRtN

а) высокая гора —► высокогорный широкие плечи —► широкоплечий

б) глубокое несчастье —► глубоко несчастный

2. R₃AR₂NR₃R₃AR₄R₂N

а) широкие плечи —► широкий в плечах

б) слабое здоровье —► слабый здоровьем

3. R₃AR₂N—R₂R₃AR₃R₂N

а) высокая гора —► высота горы

б) высокая гора —► горная высота

4. R₃AR₂N-^ R₂R₃AR_xR₂N

высокая гора —► высота была горою

5. R₃AR₂N —► R1R3AR₂R₂N

высокая гора —► гора высится

6. R₃AR₂N^R_XR₃AR₄R₂N

широкие плечи—► (был) широк в плечах

7. R₃AR₂N—> R₄R₃AR_xR₂N

хороший обед —► хорошо пообедал

На этом мы заканчиваем изложение формального аппа­рата модели. Что касается правил интерпре­тации, то, насколько это допускал жанр нашей книги, они давались по ходу изложения формального аппарата модели, и поэтому мы не будем останавливаться на них особо.

Глава 2

СИНТАКСИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ АНАЛИЗА

Переходя к рассмотрению моделей анализа, мы, по крайней мере частично, вступаем в область при­кладной лингвистики, которая смежна со структурной лингвистикой, но не тождественна ей. Это — достаточно самостоятельная, широкая и перспективная область ма­шинного перевода, автоматического реферирования тек­стов и других прикладных задач, .плодотворно разраба­тываемая не только отдельными исследователями, но и

большими коллективами ученых, см. , ,

, , , , ,

, , , , , , , , , , , , , . Естественно, что в нашем кратком очерке мы не ставили и не могли ста­вить перед собой задачи нарисовать сколько-нибудь под­робную ее картину, тем более что относящиеся к делу ис­следования в большинстве случаев насыщены техническими деталями, не представляющими интереса с точки зрения занимающей нас темы. Поскольку, однако, большинство непримитивных моделей анализа основаны на весьма интересных лингвистических предпосылках и являются к тому же действующими моделями речевой деятельности человека, они имеют теоретический интерес и должны быть, хотя бы кратко, представлены в нашей книге^[67]. В дальнейшем мы даем суммарный очерк наиболее интерес­ных подходов к решению общих лингвистических вопро­сов, возникающих в моделях такого рода. Две модели, одна из которых принадлежит И. А. Мельчуку, а дру­гая И. Лесерфу, рассматриваются более подробно, чем остальные.

Как мы помним (см. стр. 108), задачу моделирования речевой деятельности человека в самом общем виде можно сформулировать следующим образом.Нам известны грамма­тика и словарь данного языка. Требуется построить алго­ритмы «пользования» грамматикой и словарем, достаточ­ные для того, чтобы машина могла «понять» всякое введен­ное в нее правильное предложение (в идеале — его смысл, для начала — хотя бы его синтаксическую структуру) и построить правильное предложение по введенной в нее смысловой или синтаксической информации. В данной главе мы будем рассматривать только синтаксиче­ские модели указанного здесь типа; мы ограничим себя еще и в том отношении, что оставим в стороне модели синтеза, которые основаны практически на том же круге идей, что и модели анализа, но разработаны гораздо менее детально.

Существуют четыре основных подхода к решению сфор­мулированной выше задачи автоматического анализа текста (перехода от текста к содержащейся в нем синтакси­ческой информации): последовательный ана­лиз, п р е д с к а з у е м о с т и ы й анализ, поиск опорных точек и метод фильтров. Неко­торые из них довольно близки друг другу и базируются на идеях, с которыми мы в той или иной мере уже знакомы.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

Рассмотрим следующее предложение из перевода ро­мана Мельвиля «Моби Дик»: «Акт уплаты представляет собой, я полагаю, наиболее неприятную кару из тех, что навлекли на нас двое обирателей яблоневых садов». Каж­дый, кто владеет русским языком, поймет по крайней мере прямой смысл этого предложения. Однако его скры­тый, аллегорический смысл будет доступен лишь тому, в чьей памяти хранится библейская легенда об Адаме и Еве и древе познания добра и зла, с которого Ева сорвала запретный плод и тем самым навлекла на человечество всяческие бедствия. Тот, кто не знает этой легенды, не поймет более глубокого и в данном контексте единственно важного смысла предложения. Аналогичным образом возникает непонимание и на других уровнях. Очень часто его причиной является то обстоятельство, что мы незнаем слова или (например, при разговоре на иностранном языке) грамматического оборота, употребленного нашим собесед­ником: в нашей памяти не хранится образца («эталона»), с которым можно было бы сравнить и отождествить по­ступившее в «устройство понимания» слово (или оборот).

Эти примеры показывают, что в некотором, достаточно узком, но интересном для нас смысле процесс понимания (анализа) текста можно представить как процедуру с о- поставления поступающей информации с информа­цией, хранящейся в памяти, и отождествления совпадающих частей информации.

В сущности, эта идея сопоставления поступающих в устройство понимания единице образцами, хранящимися в его памяти, и легла в основу методики после­довательного автоматического ана­лиза текста, основные принципы которой были сфор­мулированы в 1954 году В. Ингве , . По мысли В. Ингве, анализирующее устройство, т. е. элек­тронная вычислительная машина, должно хранить в па­мяти список (словарь) типичных для данного языка син­тагм, записанных в виде последовательностей классов слов. Синтагмы рассматриваются в качестве своего рода эталонов; синтаксическая структура некоторого пред­ложения отыскивается машиной в результате последова­тельного сопоставления различных цепочек сло­воформ данного предложения с эталонами, хранящимися в словаре, причем в качестве термина для сравнения каждый раз выбирается максимально длинная синтагма, целиком вкладывающаяся в анализируемое предложение. Найденным словосочетаниям приписываются номера соот­ветствующих синтагм. После обнаружения всех словосоче­таний данного предложения устанавливаются отношения между ними (иерархия словосочетаний), и синтаксиче­ский анализ предложения считается исчерпанным .

Предложенная В. Ингве методика отличается двумя главными достоинствами: «1. Синтаксический анализ сво­дится к небольшому числу однообразных, логически очень простых операций, которые осуществляют отыскание в тексте последовательностей из словаря. 2. Правила син­таксического анализа — одни и те же для любого языка. От языка к языку меняются лишь перечни типовых слово­сочетаний, а правила отыскания словосочетаний с помощью этих перечней остаются одинаковыми»