人工智能08new

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1、第8章自然语言理解自然语言是指人类日常交流所使用的语言。自然语言理解主要研究如何使计算机能够理解和生成自然语言。自然语言理解既是人工智能研究较早的一个领域，同时也是现代计算机的一个必备特征。8.1语言及其理解的基本概念8.1.1自然语言的含义与组成8.1.4自然语言理解的层次8.2词法分析8.3语法分析8.4语义分析18.1.1自然语言的含义与组成自然语言是音义结合的词汇和语法体系。词汇是语言的基本单位，它在语法的支配下可构成有意义和可理解的句子，句子再按一定的形式构成篇章等。其结构如图8.1所示：语言词

2、汇语法词熟语词法句法词素构形法构词法词组构造法造句法词汇是语言的基本单位。熟语是指一些词的固定组合，如汉语中的成语。词又由词素构成，词素是构成词的最小有意义的单位。如“学生”是由“学”和“生”这两个词素构成的。语法是语言的组织规律。词法是用词素或熟语构成词的规则，可分为构形法和构词法。构形法是指单数复数等。造句法是用词和词组构造句子的规则。28.1.4自然语言理解的层次自然语言理解分声音语言和文字语言，声音语言理解分5个阶段，而文字语言的理解为声音语言的后4个阶段。语音分析：要让计算机能够听懂人类的语言词

3、法分析：按照词法，切成一个一个词句法分析：句法分析：按照句法，把词组成句子语义分析：上下文无关，分析句子的语义语用分析：上下文有关，分析句子在段落中的意思38.2词法分析其主要任务是要找出词汇的各个词素，从中获得语言学信息，并确定单词的词义。以英语为例，其词法分析的基本算法如下：repeatlookforwordindictionaryifnotfoundthenmodifytheworduntilwordisfoundornofurthermodificationpossible其中，word是一个变量

4、，其初始值就是当前词。例8.1用上述算法分析catches。解：其分析过程如下：catches词典中查不到catche修改1：去掉scatch修改2：去掉e可以看出，在修改2时就查到了catch。当然，这只是一个很简单的例子，完整的词法分析还应该包括复合词的切分等。48.3句法分析句法分析是对句子和短语的结构进行分析，其最大单位是一个句子。分析的目的是要找出词、短语等的相互关系，以及他们在句子中的作用等，并用一种层次结构加以表达。这种层次结构可以是句子的成分关系、，也可以是语法功能关系。8.3.1句子结构

5、的表示8.3.2上下文无关文法及分析8.3.3变换文法及分析8.3.4扩充转移网络及分析58.3.1句子结构的表示一个句子是由各种不同的句子成分组成的。这些成分可以是单词、词组或从句。句子成分还可以按其作用分为主语、谓语、宾语、宾语补语、定语、状语、表语等。这种关系可用一棵树来表示，如对句子：Hewroteabook可用图8.2所示的树形结构来表示一个句子又是由若干个词类构成的，如名词、动词、代词、形容词等。若从句子的词类来考虑，一个句子也可用一棵树来表示，这种树称为句子的分析树，如图8.3所示。句子句子

6、主语谓语代词动词短语动词宾语动词名词短语HewroteabookHewroteabook图8.2按句子成分构成的分析树图8.3按词类构成的分析树68.3.2上下文无关文法及分析1.上下文无关文法(1/2)上下文无关文法(Context-freeGrammars)是乔姆斯基提出的一种对自然语言语法知识进行形式化描述的方法。在这种文法中，语法知识是用重写规则表示的。作为例子，下面给出了一个英语的很小的子集（图8.4）。语句→句子终标符句子→名词短语动词短语动词短语→动词名词短语名词短语→冠词名词名词短语→专用

7、名词冠词→the名词→professor动词→wrote名词→book动词→trains专用名词→Jack终标符→..这就是一个英语子集的上下文无关文法在该文法中，“语句”是一个特殊的非终极符，称为起始符。78.3.2上下文无关文法及分析1.上下文无关文法(2/2)例8.2利用上述上下文无关文法，给出如下语句的分析树。TheprofessortrainsJack.解：如图8.5语句句子终标符名词短语动词短语冠词名词动词名词短语专用名词TheprofessortrainsJack.88.3.2上下文无关文法

8、及分析2.自顶向下分析法(1/2)自顶向下分析，是指从起始符开始应用文法规则，一层一层地向下产生分析树的各个分支，直至生成与输入语句相匹配的完整的句子结构为止。例如，图8-4所示的上下文无关文法，采用自顶向下分析方法对语句：TheprofessortrainsJack.进行分析的过程是：语句首先，从起始符“语句”开始，正向句子终标符运用规则：图：部分分析树一语句→句子终标符把分析树的根节点“语句”替换为它的两个子节点“句子”和