第十一章自然语言理解
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11.1 语言及其理解的一般问题
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
6
11.2 句法和语义的自动分析
(Automatic Analysis of Syntax and Semantics)
16
11.4 语言的自动生成
回答有关提问； 提取材料摘要； 不同词语叙述；
不同语言翻译。
3
11.1 语言及其理解的一般问题
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
11.2.3 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)。
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11.1 语言及其理解的一般问题
语言
词汇 词 词素 熟语 词法
语法 句法
构词法 词组构 造法 图11.1 语言的构成图
构形法
造句法
2
11.1 语言及其理解的一般问题
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：
11
11.2 句法和语义的自动分析
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-s来自百度文库ructure 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
14
11.3 句子的自动理解
句法分析将单词之间的线性次序变换
成一个显示单词如何与其它单词相关 联的结构。
语义分析各种意义被赋于由句法分析
程序所建立的结构，即在句法结构和 任务领域内对象之间进行映射变换。
语用分析为确定真正含义，对表达的
结构重新加以解释。
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11.3 句子的自动理解
11.3.2 复合句的理解方法 复合句的理解，要求发现句子之间的相 互关系。这种关系包括以下几种： 相同的事物 事物的一部分 行动的一部分 与行动有关的事物 因果关系 计划次序
得功能结构F-structure。
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11.2 句法和语义的自动分析
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 ENAME(NAME j2 PERSON“Jill”)］)
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。
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11.2 句法和语义的自动分析
6: prop.
NP
1: det
5: pron. 4: noun
8: send
f
2: jump
g
3: adj
h
7: pp
图11.3 名词短语(NP)的扩充转移网络
10
11.2 句法和语义的自动分析
T T
7
11.2 句法和语义的自动分析
q1 q0 q2
adj
pron.
verb
q4
pron.
q3
noun verb
q q5
adj
noun
T
图11.2 转移网络(TN)
8
11.2 句法和语义的自动分析
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：
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
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11.1 语言及其理解的一般问题
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。
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11.3 句子的自动理解
(Automatic Understanding of Sentences)
11.3.1 简单句的理解方法 为了理解一个简单句，需要做以下两方 面 的工作： 理解语句中的每一个词。 以这些词为基础组成一个可以表 达整个语句意义的结构。其中第 二项工作又可分成以下3个部分来 进行：
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,…q 是状态，q0是初态，q 是终态。弧 上给出了状态转移的条件以及转移的方向。
11.1 语言及其理解的一般问题
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
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11.2 句法和语义的自动分析
(Automatic Analysis of Syntax and Semantics)
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11.4 语言的自动生成
回答有关提问； 提取材料摘要； 不同词语叙述；
不同语言翻译。
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11.1 语言及其理解的一般问题
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
11.2.3 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)。
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11.1 语言及其理解的一般问题
语言
词汇 词 词素 熟语 词法
语法 句法
构词法 词组构 造法 图11.1 语言的构成图
构形法
造句法
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11.1 语言及其理解的一般问题
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：
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11.2 句法和语义的自动分析
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-s来自百度文库ructure 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
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11.3 句子的自动理解
句法分析将单词之间的线性次序变换
成一个显示单词如何与其它单词相关 联的结构。
语义分析各种意义被赋于由句法分析
程序所建立的结构，即在句法结构和 任务领域内对象之间进行映射变换。
语用分析为确定真正含义，对表达的
结构重新加以解释。
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11.3 句子的自动理解
11.3.2 复合句的理解方法 复合句的理解，要求发现句子之间的相 互关系。这种关系包括以下几种： 相同的事物 事物的一部分 行动的一部分 与行动有关的事物 因果关系 计划次序
得功能结构F-structure。
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11.2 句法和语义的自动分析
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 ENAME(NAME j2 PERSON“Jill”)］)
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。
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11.2 句法和语义的自动分析
6: prop.
NP
1: det
5: pron. 4: noun
8: send
f
2: jump
g
3: adj
h
7: pp
图11.3 名词短语(NP)的扩充转移网络
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11.2 句法和语义的自动分析
T T
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11.2 句法和语义的自动分析
q1 q0 q2
adj
pron.
verb
q4
pron.
q3
noun verb
q q5
adj
noun
T
图11.2 转移网络(TN)
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11.2 句法和语义的自动分析
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：
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
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11.1 语言及其理解的一般问题
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。
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11.3 句子的自动理解
(Automatic Understanding of Sentences)
11.3.1 简单句的理解方法 为了理解一个简单句，需要做以下两方 面 的工作： 理解语句中的每一个词。 以这些词为基础组成一个可以表 达整个语句意义的结构。其中第 二项工作又可分成以下3个部分来 进行：
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,…q 是状态，q0是初态，q 是终态。弧 上给出了状态转移的条件以及转移的方向。