姚從軍,鄒崇理(.湖南科技學(xué)院馬克思主義學(xué)院,湖南永州 4599;.中國社會科學(xué)院哲學(xué)所,北京 0073)
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自然語言邏輯語義學(xué)研究述評
姚從軍1,鄒崇理2
(1.湖南科技學(xué)院馬克思主義學(xué)院,湖南永州 425199;2.中國社會科學(xué)院哲學(xué)所,北京 100732)
[摘要]自然語言的邏輯語義學(xué)是邏輯學(xué)、語言學(xué)和計算機科學(xué)的跨學(xué)科交叉研究的產(chǎn)物,研究的對象是自然語言,研究的方法涉及邏輯和計算的概念。近十來年,邏輯語義學(xué)的跨學(xué)科研究方興未艾,其中有較大影響的要數(shù)范疇語法的三個現(xiàn)代版本的發(fā)展:范疇類型邏輯CTL、組合范疇語法CCG和非連續(xù)蘭貝克演算DLC。CTL是從邏輯的高度概括分析語言的形式工具的學(xué)說,CCG是基于特定規(guī)則而關(guān)注語言事實分析需求的形式語法,DLC是專門分析語言中非連續(xù)現(xiàn)象的形式理論。本述評闡述的就是范疇語法三個現(xiàn)代版本的國內(nèi)外發(fā)展概況。
[關(guān)鍵詞]邏輯語義學(xué);信息處理;自然語言
湖南省重點建設(shè)學(xué)科“思想政治教育”資助,湘教發(fā)[2011]76號;湖南省社科基金項目(14YBA174)
鄒崇理(1953-),男,四川成都人,博士生導(dǎo)師,主要從事自然語言邏輯研究。
邏輯學(xué)是人文社會科學(xué)和自然科學(xué)共同的基礎(chǔ)學(xué)科。邏輯學(xué)在聯(lián)合國教科文組織確定的七大基礎(chǔ)學(xué)科中位居第二,僅次于數(shù)學(xué)。懷特海(Whitehead)甚至認為,沒有邏輯就沒有科學(xué)。愛因斯坦指出:“西方科學(xué)的發(fā)展是以兩個偉大的成就為基礎(chǔ),那就是:希臘哲學(xué)家發(fā)明形式邏輯體系(在歐幾里得幾何學(xué)中),以及通過系統(tǒng)的實驗發(fā)現(xiàn)有可能找出的因果關(guān)系(在文藝復(fù)興時期)。”[1]
20世紀中葉以來,計算機科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展導(dǎo)致席卷全球的信息革命,而自然語言是信息的重要載體之一,信息革命離不開自然語言的計算機處理。今天,生活在信息時代的人們都要或多或少使用自然語言計算機處理的研究成果來獲取互聯(lián)網(wǎng)上的各種知識和信息。而邏輯在自然語言的信息處理過程中發(fā)揮著巨大作用。
自然語言的計算機信息處理的過程是:第一,用數(shù)學(xué)或邏輯手段把需要研究的語言學(xué)問題形式化;第二,把這種形式化的表述編制成算法;第三,基于算法編寫程序,使之在計算機上加以實現(xiàn),從而建立各種自然語言處理系統(tǒng);第四,對自然語言處理系統(tǒng)進行評測,不斷改進質(zhì)量和性能。上述過程的第二步是自然語言邏輯語義學(xué)發(fā)揮作用的地方,自然語言邏輯語義學(xué)的研究是計算機對自然語言進行信息處理的先導(dǎo)工作和理論基礎(chǔ)。
邏輯語義學(xué)是自然語言信息處理研究的基礎(chǔ)理論學(xué)科,前者為后者提供了諸多重要的操作工具和指導(dǎo)思想。從邏輯語義學(xué)角度對自然語言進行形式化研究,其成果對自然語言的信息處理領(lǐng)域產(chǎn)生影響,可拓寬計算機對自然語言進行信息處理的思路,并提高處理的效率。比如,在范疇語法的現(xiàn)代版本之一——組合范疇語法CCG中,自然語言的句法和語義之間有一個透明接口,表現(xiàn)在:先給自然語言語詞賦予一個由句法范疇和語義詞項構(gòu)成的詞條,接下來的推演中,語詞毗連就轉(zhuǎn)換成句法范疇和語義詞項兩條線索的并行推演,結(jié)果得到新的句法范疇和語義詞項。在許多形式語言學(xué)理論自動分析中,基于CCG設(shè)計的自然語言計算機分析器分析速度是最快的?!?009年在約翰霍普金斯大學(xué)舉行的夏季研討班(JHU Summer School 2009)上,研究人員通過采用優(yōu)化的句法分析算法,使CCG句法分析在維基百科(Wikipedia)語料上達到每秒超過100句的分析速度”[2],而基于中心語驅(qū)動語法的計算機分析器處理一個語句就需要幾秒鐘。
20世紀90年代以來,歐美國家先后成立了面向自然語言信息處理的跨學(xué)科研究機構(gòu),其中包括姆斯特丹大學(xué)的邏輯、語言和計算研究所。該所還創(chuàng)辦了《邏輯、語言和信息》期刊。以這些研究機構(gòu)和期刊為基礎(chǔ),歐洲每年舉辦“邏輯、語言和信息”暑期研討班。這種邏輯學(xué)、語言學(xué)和計算機科學(xué)的交叉研究在西方近二十年來發(fā)展迅猛。與西方相比,國內(nèi)總體上差距較大,但也出現(xiàn)可喜端倪,如中國社科院哲學(xué)所、中山大學(xué)和北京語言大學(xué)等單位已產(chǎn)生一批跨學(xué)科研究的初步成果。
自然語言邏輯語義學(xué)的跨學(xué)科研究集中體現(xiàn)在目前有較大影響的范疇語法的三個現(xiàn)代版本的發(fā)展:范疇類型邏輯CTL、組合范疇語法CCG和非連續(xù)蘭貝克演算DLC。我們評述的是三個現(xiàn)代版本的發(fā)展概況,這種概述只是國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的一瞥,掛一漏萬在所難免。
范疇類型邏輯CTL是基于邏輯推演概念的研究產(chǎn)物,主要關(guān)注范疇邏輯系統(tǒng)的構(gòu)造和系統(tǒng)邏輯性質(zhì)的討論,最早的成果是1958年蘭貝克(Lambek)[3]給出的蘭貝克演算L。范丙申指出,蘭貝克演算作為一種弱的子結(jié)構(gòu)邏輯對應(yīng)簡單類型λ-演算,這種思想為范疇語法提供了一個非常自然的句法—語義接口,開創(chuàng)了類型邏輯語義學(xué)[4]。之后,許多邏輯和語言學(xué)家嘗試向蘭貝克演算L添加范疇算子或聯(lián)結(jié)詞,對L加以擴張,如莫哈特(Moortgat)[5-6]、卡彭特(Carpenter)[7]。
新世紀的CTL研究有:范疇類型邏輯的核心是范疇算子,伴隨范疇語法產(chǎn)生的起函項作用的斜線算子提出已經(jīng)歷經(jīng)了半個多世紀,而由賈格爾提出的處理照應(yīng)回指現(xiàn)象的豎線算子“|”僅有不足十年的光景,據(jù)此構(gòu)造了受限的蘭貝克演算系統(tǒng)LLC[8]。其次,波蘭的資深專家布斯茲科烏斯基(Buszkowski)教授等人[9],在非結(jié)合的蘭貝克演算NL中增加了兩個加法聯(lián)結(jié)詞∩(交,“and”)和∪(并,“or”)及相關(guān)聯(lián)結(jié)詞的四個規(guī)則、加法常項⊥和Т及相應(yīng)的兩條公理、乘積常量1和0及相應(yīng)的規(guī)則和定義,提出了完全的非結(jié)合蘭貝克演算。為此構(gòu)造了多類模型。如代數(shù)模型中的剩余半群、剩余廣群、剩余幺半群、剩余酉群等模型,證明了各種完全的蘭貝克演算的強完全性。此外,通過增加范疇算子來提升蘭貝克演算NL生成能力的途徑還產(chǎn)生了蘭貝克-格里辛演算(Lambek-Grishin Calculus)LG,LG增加了三個與傳統(tǒng)范疇算子對偶的新算子:
據(jù)此確立了4組包括交互公理在內(nèi)的非邏輯公理。貝納蒂和莫哈特(Bernardi& Moortgat)[10]用LG分析量詞的轄域歧義性。麥立森(Melissen)[11]表明,使用類型Ⅳ交互公理擴展NL得到的LG的表達力已經(jīng)超出了詞匯樹毗連語法LTAG。阿諾(Arno)[12]將其應(yīng)用于量詞轄域歧義性的研究,并得出結(jié)論:即使省略格里辛的交互公理,基礎(chǔ)邏輯LG?足以推出一個語句所有可能的組合轄域解讀。
CTL在國內(nèi)尚處于引介階段。鄒崇理在其專著《自然語言邏輯研究》[13]中最早介紹了CTL;之后,張秋成的《類型—邏輯語法研究》[14]和鄒崇理的《范疇類型邏輯》[15]都專門對CTL做了更深入細致的討論,并將其應(yīng)用于對漢語的分析和描寫。近十年來,CTL的受關(guān)注程度日漸增高,逐漸呈現(xiàn)多元化的發(fā)展特點[16],還有關(guān)于計算機程序的應(yīng)用研究(秦莉娟、周昌樂[17],丁勝彬[18])。
近年關(guān)于CTL的國內(nèi)研究有所深化:2009年劉冬寧設(shè)計的并發(fā)Lambek時態(tài)演算系統(tǒng)和模態(tài)Lambek演算系統(tǒng),用來解決“John works yesterday”之類句子的“時態(tài)語法錯誤”問題[19]。2013年賈青在其博士后出站報告中為解決漢語返身代詞回指照應(yīng)問題提出的多模態(tài)范疇類型邏輯系統(tǒng)MMLLC[20],2014年滿海霞基于賈格爾的LLC而提出了LLCW′系統(tǒng),用于解決漢語的照應(yīng)省略現(xiàn)象[21],2014年鄒崇理提出了基于多分法的范疇類型邏輯系統(tǒng),該系統(tǒng)是Lambek演算的一種變異,是對形式語法理論格語言分析方式的范疇邏輯提升,對自然語言中適用于多分法的哪些現(xiàn)象起到提高分析效率的作用[22]。
組合范疇語法CCG是為滿足計算機信息處理需求而制定的自然語言語法,更加關(guān)注語言事實,其優(yōu)勢主要在于信息處理上。國際上對于組合范疇語法的討論已經(jīng)比較完善,有理論基礎(chǔ)方面的討論:斯蒂德曼(Steedman)[23]、麥康維爾(McConville)[24];有關(guān)于詞庫構(gòu)造的討論:麥康維爾[24]、博薩金(Bozsahin)[25];有組合范疇語法語義的構(gòu):斯蒂德曼[26]、鮑德里奇(Baldridge)和克魯伊夫(Kruijff)[27];還有組合范疇語法的計算應(yīng)用研究,霍肯莫爾(Hockenmaier)首先在賓州英文樹庫(PTB)上自動轉(zhuǎn)換生成英文CCG樹庫;特斯(Tse)使用霍肯莫爾的算法,從賓州中文樹庫(CTB)轉(zhuǎn)換出中文CCG樹庫[28]。
近年來,CCG創(chuàng)始人斯蒂德曼2012年出版的專著[29]在組合范疇語法框架下提出了一條全新的量詞研究思路,只承認全稱量詞及其親緣量詞的量詞地位,其他傳統(tǒng)量詞均被處理為廣義的斯科林函項,語句的兩種歧義由斯科林項的常元與變元兩種取值生成,構(gòu)造了基于Skolem項的邏輯系統(tǒng),巧妙地解決了傳統(tǒng)做法所面臨的各種問題(如量詞轄域歧義句問題),避免了驢子句悖論,語義生成效果理想,開辟了量詞轄域研究的新思路。
在國內(nèi),組合范疇語法研究剛剛開始,幾篇引介性文章有:鄒崇理[30]、馮志偉[31]、姚從軍[32];滿海霞研究了組合范疇語法的計算性特征[33]及運用組合范疇語法分析漢語的“把”字句[34]和“有”[35],李可勝等探討了漢語CCG研究中的句法和語義的對應(yīng)性[36];在組合范疇語法的計算應(yīng)用上,微軟亞洲研究院黃昌寧教授和宋彥、周強等在清華中文樹庫TCT的基礎(chǔ)上,通過自動轉(zhuǎn)換方式實現(xiàn)了中文CCGbank的構(gòu)建[37],目前已完成第二階段提取隱形謂詞-論元角色的工作。
關(guān)于CCG的國內(nèi)研究,近年來更深入的成果是姚從軍的工作[38]:一是處理非連續(xù)現(xiàn)象,漢語有三種非連續(xù)現(xiàn)象:NCC(non——constituent conjunction)結(jié)構(gòu),話題句和TVP(transitive verb phrase)結(jié)構(gòu)。為處理漢語的話題句,姚從軍擴展了范疇類型,用它們表示不同種類話題成分的范疇,貫徹了范疇語法大詞庫、小規(guī)則的原則,體現(xiàn)了范疇語法跨語言不變性特征。二是在CCG框架內(nèi)處理漢語的照應(yīng)和省略現(xiàn)象,以及漢語的形容詞謂語句和主謂謂語句。三是在CCG句法推演時匹配了語義運算,一定程度彌補了周強等計算機專家使用CCG處理漢語語句時語義運算的缺失。
非連續(xù)蘭貝克演算DLC是Morrill用于解決自然語言中的非連續(xù)現(xiàn)象形成的理論成果。自然語言中的短語動詞、習(xí)語、定語從句、量詞轄域、斷裂句現(xiàn)象等都顯示出非連續(xù)結(jié)構(gòu),非連續(xù)結(jié)構(gòu)是自然語言普遍存在的一種現(xiàn)象,其典型特征是“句法結(jié)構(gòu)和語義結(jié)構(gòu)不匹配”,是對句法和語義對應(yīng)的組合原則的挑戰(zhàn),以古典蘭貝克演算為核心的范疇類型邏輯沒有足夠的手段來處理此類現(xiàn)象。為了生成和解釋這些非連續(xù)現(xiàn)象,范疇語法學(xué)家們先后提出了“內(nèi)包操作”、域算子、提取算子等方案,但都不夠系統(tǒng),往往只是針對部分的非連續(xù)現(xiàn)象。為了系統(tǒng)地處理非連續(xù)現(xiàn)象,莫里爾(Morrill)[39]提出了非連續(xù)蘭貝克演算DLC。DLC不是對古典蘭貝克演算的局部修正或補充,而是一個冪級的整體擴展,它不針對某一個非連續(xù)現(xiàn)象,而是對各種各樣的非連續(xù)現(xiàn)象做統(tǒng)一處理。
運用DLC處理自然語言各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工作近年已經(jīng)開展起來,莫里爾處理了中間提取、裹挾移動、照應(yīng)、自反化等諸多英語不連續(xù)結(jié)構(gòu)[39],國內(nèi)的王欣[40]則處理了現(xiàn)代漢語的習(xí)語、非成分并列、缺口句以及反身代詞“自己”等幾種不連續(xù)結(jié)構(gòu)。
自然語言邏輯語義學(xué)的最大特色是邏輯、語言和計算的跨學(xué)科交叉研究。這個特色面臨的挑戰(zhàn)是不同學(xué)科的不同興趣需求如何互相融洽的問題。CTL具有在邏輯領(lǐng)域抽象深化的趨勢,關(guān)注的問題是邏輯系統(tǒng)本身的元邏輯性質(zhì),而漸漸遠離了所要解決的自然語言問題。而CCG非常強調(diào)計算機信息處理所需要的商業(yè)開發(fā)價值,即要求處理的語言現(xiàn)象必須具備“真實文本”和“大規(guī)模”的特點,對邏輯工具本身的探討不感興趣。而跨學(xué)科研究的語言學(xué)特質(zhì)則要求理論研究不僅僅具有對語言的描述性,更看重的是對語言的解釋性。不同學(xué)科看待問題的視角各有長短,邏輯視角的特點是刻畫精準嚴格但處理的對象范圍相對較窄,而語言學(xué)角度的特征是囊括的現(xiàn)象豐富多樣但描述的精確性不夠。如果三大領(lǐng)域都各自站在自家的立場自戀自賞,只顧各自感興趣的題材,研究容易分道揚鑣,跨學(xué)科的共同目標便會漸行漸遠。因此,自然語言邏輯語義學(xué)面臨的最大挑戰(zhàn)就是三大領(lǐng)域進行溝通和融洽的問題,即始終積極努力去尋找平衡的視角點,據(jù)此既能一定程度顧及抽象的元邏輯性質(zhì)討論,又能考慮到語言學(xué)的理論解釋力,甚至服務(wù)于計算機信息處理所謂“真實文本”和“大規(guī)?!钡男枨蟆?/p>
其次,自然語言邏輯語義學(xué)研究存在許多思想觀念層面的問題。如前述的CTL、CCG和DLC同屬于范疇語法,范疇語法堅持的組合原則和單層結(jié)構(gòu)思想,在具體的研究中經(jīng)常受到質(zhì)疑。自然語言自身的非連續(xù)結(jié)構(gòu)和非連續(xù)的蘭貝克演算DLC系統(tǒng)就是對句法和語義對應(yīng)思想的挑戰(zhàn),自然語言句法形態(tài)始終表現(xiàn)為連續(xù)的符號串,出于語義分析的需要才把某些符號串人為分割開,這里句法和語義對應(yīng)不起來。CTL中主張結(jié)合和交換結(jié)構(gòu)性質(zhì)的LP系統(tǒng)也是對單層結(jié)構(gòu)思想的某種超越,因為在范疇語法眼中的自然語言對象只有就近毗連的一個層面,可以交換的結(jié)構(gòu)顯然就不是單一的結(jié)構(gòu)。怎樣在理論上重新認識范疇語法的組合原則和單層結(jié)構(gòu)思想,將是未來自然語言邏輯語義學(xué)思考的問題。
再次,自然語言邏輯語義學(xué)研究還存在許多待解決的語言問題,如大量非連續(xù)的復(fù)合量化句中的多元量詞問題,自然語言中使用代詞等索引詞的表達式占全部表達式的70%以上,從邏輯視角刻畫各類索引詞所涉及的各種照應(yīng)回指現(xiàn)象,也是CTL和CCG需要深入開展的工作。
最后談?wù)勛匀徽Z言邏輯語義學(xué)應(yīng)用于漢語所面臨的困難。第一,漢語作為一種非形態(tài)語言,在句法上缺少嚴格的形態(tài)標記,但漢語語義的“意合特性”某種程度可以彌補句法的不足。怎樣從邏輯語義學(xué)角度描述漢語的意合性,怎樣在范疇語法規(guī)則的設(shè)置上揭示漢語語義與句法的對應(yīng)規(guī)律,是邏輯語義學(xué)面臨的一大難題。第二,漢語的連動句、兼語句和致使句等多動詞句表現(xiàn)出大量的省略現(xiàn)象,這涉及到非連續(xù)現(xiàn)象,漢語的一些復(fù)合量化表達式和介詞詞組也屬于非連續(xù)現(xiàn)象。在作為邏輯語義學(xué)重要分支的DLC框架內(nèi)處理漢語的省略現(xiàn)象和非連續(xù)現(xiàn)象是有待研究的難題之一。第三,黃昌寧教授等使用標準算法完成了清華中文樹庫(TCT) 中32 737個句子的CCG樹庫的轉(zhuǎn)換,對于未能轉(zhuǎn)換的33個語句,需要分析其原因,嘗試提出解決方案。況且所獲得的中文CCG樹庫以及使用霍肯莫爾算法從賓州中文樹庫(CTB)轉(zhuǎn)換出的中文CCG樹庫都沒有配備作為語義解釋的λ-項,這是一個難啃的硬骨頭,需要做大量的研究工作。
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Review on the Logic Semantics of Natural Language
YAO Cong-jun1,ZOU Chong-li2
(1.College of Marxism,Hunan University of Science and Engineering,Yongzhou,Hunan 425199,China;
2.Institute of Philosophy,Chinese Academy of Social Sciences,Beijing 100732,China)
Abstract:Logical Semantics of natural language(NL)is the hybrid product of the interdisciplinary studies among logic,linguistics and computation science;the object of the studies is NL while the methods it adopts involve the concepts from logic and compute.For the past decade,the logic semantics witnessed its rapid development.The most influential developments are three modern versions of Categorical Logic:CTL,CCG and DLC.CTL is a logical theory which analyzes the formal features of natural language;CCG is a rule-based formal grammar of NL;DLCis a formal theory on those non-continuous phenomena of NL.This paper makes a review on the development of these three versions of CL.
Key words:logical semantics;information processing;natural language
作者簡介:姚從軍(1971-),男,湖北隨州人,副教授,哲學(xué)博士,主要從事認識論哲學(xué)、現(xiàn)代邏輯學(xué)研究;
基金項目:國家社科基金重大項目(10&ZD073);湖南科技學(xué)院“十二五”重點建設(shè)學(xué)科“漢語言文字學(xué)”資助;
收稿日期:2016-01-20
DOI:10.16573/j.cnki.1672-934x.2016.02.005
[中圖分類號]B81
[文獻標志碼]A
[文章編號]1672-934X(2016)02-0032-06