人工智能 第十一章 自然语言理解

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1、第十一章自然语言理解教学内容：自然语言理解的一般概念、句法和语法的自动分析原理、句子的自动理解方法和语言的自动生成等。教学重点：句法模式匹配、语义的分析、句子的自动理解和语言的自动生成。教学难点：转移网络、词汇功能语法（LFG）。教学方法：课堂教学为主。注意结合学生已学的内容，及时提问、收集学生学习的情况。并充分利用网络课程中的多媒体素材来表示比较抽象的概念。教学要求：掌握句法分析方法，掌握句子的自动理解，初步了解语言的自动生成，一般了解自然语言理解系统的应用实例。11.1语言及其理解的一般问题教学内容：本小节主要讨论自然语言理解的概念

2、、发展简史以及系统组成与模型等。教学重点：语言和语言理解的概念、自然语言理解系统的模型。教学难点：自然语言理解与人类智能的关系、理解自然语言的计算机系统的组成方式。教学方法：课堂教学为主，结合网络课程中的多媒体素材来讲述。教学要求：掌握语言和语言理解的概念、自然语言理解过程的四个层次；一般了解自然语言理解研究的国内外进展。11.1.1语言与语言理解1、语言的构成　　语言是人类进行通信的自然媒介，它包括口语、书面语以及动作语(如哑语和旗语)等。语言由语句组成，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。　　语言是音

3、义结合的词汇和语法体系，是实现思维活动的物质形式。　　语言是以词为基本单位的，词汇又受到语法的支配才可构成有意义的和可理解的句子，句子按一定的形式再构成篇章等。　　语法是语言的组织规律。语法规则制约着如何把词素构成词，词构成词组和句子。语言正是在这种严密的制约关系中构成的。用词素构成词的规则叫构词规则。语法中的另一部分就是句法。句法也可分成两部分：词组构造法和造句法。词组构造法是词搭配成词组的规则。造句法则是用词或词组造句的规则。　　图11.1就是上述构造的一个完整的图解。　图11.1语言的构成　　另一方面，语言是音义结合的，每个词汇有

4、其语音形式。自然语言中所涉及的音素并不多，一种语言一般只有几十个音素。由一个发音动作所构成的最小的语音单位就是音素。提问：构成词的最小的有意义的单位是什么？举例：列举几个由词素构成词的例子，“教师”、“teacher”等。　2、语言的理解　　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：(1)回答有关提问；(2)提取材料摘要；(3)不同词语叙述；(4)不同语言翻译。　　对自然语言的理解却是一个十分艰难的任务。自然语言不仅有语义、语法和

5、语音问题，而且还存在模糊性等问题。　　具体地说，自然语言理解的困难是由下列3个因素引起的：(1)目标表示的复杂性；(2)映射类型的多样性；(3)源表达中各元素间交互程度的差异性。　　自然语言理解是语言学、逻辑学、生理学、心理学、计算机科学和数学等相关学科发展和结合而形成的一门交叉学科；它能够理解口头语言或书面语言。　　语言理解包括下列几个方面的内容：　　(1)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。　　(2)知道词的确切含义、形式、词类及构词法。　　(3)了解词的语义分类以及词的多义性和歧义性。　　(4)指定和不定特性

6、及所有(隶属)特性。　　(5)问题领域的结构知识和时间概念。　　(6)语言的语气信息和韵律表现。　　(7)有关语言表达形式的文学知识。　　(8)论域的背景知识。思考题：什么是语言和语言理解?　　11.1.2自然语言理解研究的进展　　随着计算机技术和人工智能总体技术的发展，自然语言理解不断取得进展。　　机器翻译是自然语言理解最早的研究领域。由于早期研究中理论和技术的局限，所开发的机译系统的技术水平较低，不能满足实际应用的要求。　　到了70年代初期，对语言理解对话系统的研究取得进展。伍兹(Woods)的LUNAR系统、威诺甘德(Winoga

7、nd)的SHRDLU系统和香克(Schank)的MARGIE系统等是语言理解对话系统的典型实例。　　进入80年代之后，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，并出现了许多具有较高水平的实用化系统。这些系统是自然语言理解研究的重要成果，表明自然语言理解在理论上和应用上取得了突破性进展。　　自然语言是表示知识最为直接的方法。因此，自然语言理解的研究也为专家系统的知识获取提供了新的途径。此外，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

8、析和理解过程是一个层次化的过程。现代语言学家把这一过程分为3个层次：词法分析、句法分析和语义分析。如果接收到的是语音流，那么在上述3个层次之前还应当加入一个语音分析层。虽然这种层次之间并非是完全隔离的，但是