Linguistische Grundlagen

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Linguistische Grundlagen

• Repräsentationsformen
• Dependenz
• Konstituenz
• Merkmalstrukturen
• Modelle
• Dependenzgrammatik
• Kategorialgrammatik
• Phrasenstrukturgrammatik Transformationen
• Unifikationsgrammatiken

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Dependenz

• Eine Dependenzgrammatik (DG) ist eine Grammatik,
  in der die syntaktische Struktur primär in Form
  von Dependenzrelationen (Abhängigkeitsbeziehungen)
  zwischen den Basiselementen (den Wörtern)
  ausgedrückt wird.
• Eine Dependenzrelation ist eine zweistellige
  gerichtete Relation zwischen zwei Elementen der
  gleichen Strukturebene in einem Satz. Eines der
  Elemente (das Dependens)  hängt morphologisch,
  syntaktisch oder semantisch von dem anderen (dem
  Regens) ab.

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Dependenzgrammatik

• Der Begriff der Abhängigkeit findet sich bereits
  in den Arbeiten der frühesten bekannten
  Grammatiker, z.B. der griechischen Gelehrten
  Thrax und Apollonius und danach Römischer
  Gelehrter wie Priscian.
• Der Dependenzbegriff findet sich auch in den
  Schriften Europäischer Gelehrter des
  Mittelalters, insbesondere bei den Modisten und
  Vertretern der spekulativen Grammatik, so z.B.
  bei Thomas von Erfurt.
• Die wichtigste Rolle in der Entwicklung der DG
  spielte jedoch Lucien Tesnière, der als erster
  Sprachwissenschaftler einen Formalismus zur
  Darstellung von Dependenzstrukturen
  herausgearbeitet hat. Seine Ideen wurden in dem
  1959 posthum erschienenen Werk Eléments de
  syntaxe structurale dargelegt.
• Viele Arbeiten zur Dependenzgrammatik in den USA
  in den sechziger Jahren zielten darauf ab,
  Probleme der maschinellen Übersetzung zu lösen.
• Nach einer Pause von 20 Jahren, in der nur in
  wenigen MÜ-Projekten DG verwendet wurde, lebte
  das Interesse in den 1980 Jahren wieder auf. Es
  entstanden mehrere größere Projekte, die DG
  verwendeten, darunter EUROTRA und DLT.

4
Dependenz
A very tall professor with grey hair wrote this
boring book
professor wrote book
professor
wrote
5
Dependenz
A very tall professor with grey hair wrote this
boring book
N(professor)
V(wrote)
N(book)
D(a)
A(tall)
P(with)
Adv(very)
N(hair)
D(this)
A(boring)
A(grey)
6
Dependenz
N
V
N
D
P
A
Adv
N
D
A
A
A very tall professor with grey hair
wrote this boring book
7
Dependenz
Fin
N
V
N
D
P
A
Adv
N
D
A
A
A very tall professor with grey hair
wrote this boring book
8
Dependenzregeln

1. Fin ? N V
2. N ? D (A) (P)
3. V ? (N) (N) (P)
4. P ? N
5. A ? Adv
6. D ? a, this
7. N ? professor, hair, book
8. V ? wrote,
9. A ? tall, boring,
10. P ? with,

9
Dependenz
Eine regierende Kategorie X zusammen mit allen
abhängigen konstituiert eine X-Phrase (XP), wobei
X N, V, A, P
Fin
N
V
N
D
P
A
Adv
N
D
A
A
A very tall professor with grey hair
wrote this boring book
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Konstituentenregeln (Phrasenstrukturregeln)

1. S ? NP VP
2. NP ? D (AP) N (PP)
3. VP ? V (NP)(PP)
4. PP ? P NP
5. AP ? Adv A
6. D ? a, this
7. N ? professor, hair, book
8. V ? wrote,
9. A ? tall, boring,
10. P ? with,

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Phrasenstruktur- und Transformationsgrammatik

• PSG und TG sind beides Grammatikformalismen, die
  im wesentlichen aus dem Forschungsrahmen der
  generativen Grammatik (im engeren Sinne)
  entstammen (Chomsky).
• Entwicklung
• Die bis in die 50er Jahre zurückreichende
  generative Grammatik hat über die Zeit
  verschiedene Entwicklungsstufen durchlaufen.
• Die mit diesem Ansatz assoziierten
  Grammatikmodelle haben entsprechend
  unterschiedliche Bezeichnungen
• Standardtheorie (60er Jahre)
• Rektions- und Bindungstheorie (80er Jahre)
• Minimalist Program (90er Jahre bis heute).
• Obwohl steter und z.T. drastischer Modifikation
  unterzogen, haben sich doch bestimmte
  grammatiktheoretische Annahmen konstant gehalten.

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Generative Transformationsgrammatik

• Die Konstrukte 'Oberflächen-' und
  'Tiefenstruktur', die bereits in den Anfängen der
  generativen Grammatik Verwendung fanden, finden
  sich - in modifizierter Form, z.B. mit leicht
  unterschiedlicher Funktion - auch in modernen
  Theorievarianten wieder.
• Das verbindende Element zwischen der Oberflächen-
  und der Tiefenstruktur sind die Transformationen,
  die eine gegebene TS in eine OS überführen.

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GTG Standardtheorie

• In der Standardtheorie ist man davon ausgegangen,
  daß jeder Satz über zwei Strukturebenen verfügt
  die Ebene der Tiefenstruktur und die Ebene der
  Oberflächenstruktur. Grund für diese Annahme
  waren ua. sprachliche Phänomene wie die Beziehung
  Aktiv/Passiv hier wird derselbe
  außer-sprachliche Sachverhalt in zwei
  verschiedenen Formen wiedergegeben.
• John kicked the dog / The dog was kicked by John
• Solche Sätze wurden zueinander in Beziehung
  gesetzt, indem die unter-schiedlichen
  Oberflächenstrukturen aus einer gemeinsamen
  Tiefenstruktur abgeleitet wurden. Diese TS wurde
  in Form eines Phrasemarkers repräsentiert, der
  selber das Ergebnis der Anwendung von
  Phrasenstrukturregeln war.
• In anderen Fällen verhielt es sich umgekehrt
  zwei gleiche Oberflächenstrukturen entsprangen
  unterschiedlichen Tiefenstrukturen. Dieses ist
  beispielsweise bei struktureller Mehrdeutigkeit
  der Fall
• The boy tied the man with a tie

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Architektur der GTG
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Kategorialgrammatik

• Der Terminus 'Kategorialgrammatik' umfaßt eine
  ganze Reihe von Theorien über algorithmische
  Verfahren zur syntaktischen und semantischen
  Analyse von Sätzen.
• Entwicklung
• Anfänge in den 20er Jahren (Lesniewski,
  Ajdukiewicz)
• erste Anwendung auf natürliche Sprachen in den
  50er Jahren (Bar-Hillel)
• verlor in den 60er Jahren stark an Bedeutung
• neues Interesse an kategorialgrammatischen
  Ansätzen in den 70er Jahren (Stichwort
  Montague-Grammatik, ROSETTA)
• stete Erweiterung und Modifikation seit Mitte der
  80er Jahre(Steedman)

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Kategorialgrammatik

• Grundelemente der KG sind die KATEGORIEN, die
  sich jedoch bezüglich ihrer Form und ihres
  Informationsgehaltes fundamental von
  'herkömmlichen' Kategorien (N, V, PP, AP usw.)
  unterscheiden.
• Kerngedanke hinter der Struktur der Kategorien
  ist die Annahme, bestimmte syntaktische und
  semantische Information, die mit einem Lexem
  verbunden ist, direkt in der Kategorie zu
  kodieren. Beispiel
• einem intransitiven Verb, wie z.B. died, würde in
  der Kategorialgrammatik eine Kategorie
  zugewiesen, aus der klar ablesbar ist, daß sich
  dieser Ausdruck zusammen mit einem NP-artigen
  Ausdruck zu einem Satz verbindet.

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Kategorialgrammatik

• Die klassische Kategorialgrammatik kennt zwei
  Basiskategorien S und N.
• Diese Basiskategorien können über die folgende
  Regel zu einer komplexen Kategorie kombiniert
  werden
• wenn A eine Kategorie ist und B eine Kategorie
  ist, dann ist auch A/B eine Kategorie.
• Damit wären als Kategorien etabliert S/N und
  N/S.
• Da eine komplexe Kategorie aber selber wieder
  Input für eine komplexe Kategeorie sein kann, ist
  das kategoriebildende Potential einer KG
  praktisch unbegrenzt   

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Kategorien der KG
A B A/B
S N S/N
S/N N (S/N)/N
(S/N)/N S ((S/N)/N)/S
S/N S (S/N)/S
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Regel der KG

• Auf der Basis dieser Kategorien reicht eine
  einzige Syntax-Regel, um Phrasen bzw.
  Konstituenten abzuleiten.
• Diese Regel wird Funktionsanwendung genannt und
  hat die folgende Form
• Ist a von der Kategorie A/B und b von der
  Kategorie B, dann ist ab von der Kategorie A
• Ist a von der Kategorie A und b von der Kategorie
  A\B, dann ist ba von der Kategorie A.
• (Tip die Multiplikation eines Bruches mit dem
  Wert des Nenners ergibt den Zähler 1/2 x 2 1
  3/8 x 8 3 usw.)
• Beispiel John (ein Eigenname) ist von der
  Kategorie N, jumped (ein intransitives Verb) ist
  von der Kategorie S\N. Nach der zweiten Regel
  gilt dann John jumped ist von der Kategorie S
  (ein Satz).

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Kategorie - Funktionsanwendung

• Definition 'Kategorie
• Es gibt eine endliche Menge von Basiskategorien,
  z.B. N ( Name) und S ( Satz)
• Es gibt einen Operator in den beiden Ausprägungen
  '/' und '\'.
• Jede Basiskategorie ist eine Kategorie
• Wenn A und B Kategorien sind, sind auch A/B und
  A\B Kategorien
• Regel Funktionsanwendung
• Wenn x von der Kategorie A/B ist und y von der
  Kategorie B dann ist xy von der Kategorie A
• Wenn x von der Kategorie A\B ist und y von der
  Kategorie B dann it yx von der Kategorie A.

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Lexikon
Zur Beschreibung unseres Satzes a very tall
professor with grey hair wrote this boring book
benötigen wir folgende Kategorien

• Basiskategorien
• Det (a, this)
• Appelativa (professor, hair, book)
• Adjektive (tall, grey, boring)
• Gradadverb (very)
• Transitives Verb (wrote)
• Präposition (with)

• S und N
• N/(N/N)
• N/N
• (N/N)/(N/N)
• ((N/N)/(N/N))/((N/N)/(N/N))
• (S\N)/N
• ((N/N)\(N/N))/N

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Parsing mit KG
a
very
tall
professor
with
grey
hair
wrote
this
boring
book
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Kategorialgrammatik

• Wesentliche Merkmale einer KG
• synchroner Aufbau von syntaktischer und
  semantischer Strukturbeschreibung
• Kodierung syntaktischer/semantischer Information
  in den Kategorien.
• Die Art der Kategorisierung lexikalischer und
  syntaktischer Kategorien hat Auswirkungen auf das
  Verhältnis zwischen den einzelnen Komponenten der
  Grammatik.
• Die traditionelle KG kommt mit einer einzigen
  Syntax Regel aus. Durch diesen radikalen
  Lexikalismus, hier also die Angabe der
  syntaktischen Merkmale eines Lexems bereits im
  Lexikon, wäre es redundant, diese Art der
  Restriktion nochmals durch Syntax Regeln zu
  erfassen.
• Der Nachteil aber ist, daß die Kategorienkomponent
  e, wie gesehen, extrem aufgebläht werden muß, um
  den möglichen syntaktischen Kombinationen, die
  ein lexikalisches Element eingehen kann, Rechnung
  zu tragen.

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Unifikationsgrammatiken

• Unifikationsgrammatik steht für eine Reihe
  moderner Grammatikformalismen, bei denen
  Merkmalstrukturen und deren Unifikation für die
  Ableitung grammatisch korrekter Formen eine
  zentrale Rolle spielt.
• Dazu gehören u.a.
• die LFG ( Lexical-Functional Grammar)
• die GPSG ( Generalized Phrase Structure Grammar)
• die HPSG (Head-Driven-Phrase-Structure Grammar)

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Merkmalstrukturen

• Eigenschaften linguistischer Objekte
  (Linguistische Elemente wie z.B. Wörter oder
  Phrasen) werden in einer Unifikationsgrammatik
  als Bündel von Merkmalen verstanden.
• Diese Merkmalstrukturen haben die Form von
  Attribut-Wert Paaren, wobei die Werte entweder
  atomare Symbole oder aber selber wieder
  Merkmalstrukturen sein können.

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Unifikation

• Unifikation ist eine formale Operation, bei der
  zwei kompatible Merkmalsstrukuren zu einer neuen
  Merkmalsstruktur vereinigt werden können

27
Unifikation

• Stimmen allerdings die Werte jeweils gleicher
  Attribute nicht überein, können die
  Merkmalstrukturen nicht unifiziert werden

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LFG

• Erste Anfänge der LFG finden wir Ende der
  siebziger Jahre (Bresnan, Kaplan), z.T. motiviert
  aus der Kritik an der damaligen Modellvariante
  der generativen Transformationsgrammatik.
• Im Unterschied zu selbiger haben in der LFG z.B.
  die grammatischen Funktionen den Status von
  Grundbegriffen, sind also nicht aus bestimmten
  Strukturen abgeleitet.
• Phänomene, die in der TG über Transformationen
  erklärt wurden, werden hier als primär
  lexikalisch behandelt und also durch
  entsprechende Lexikoneinträge bzw. lexikalische
  Regeln beschrieben.
• In einer LFG werden zwei Ebenen der syntaktischen
  Repräsentation unterschieden
• die C- (Constituent)-Structure und die
• F(Functional)-Structure
• Diese werden parallel über die Phrasenstrukturrege
  ln der Grammatik erzeugt werden.

29
Standard Theorie
30
Architektur der LFG
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F-Strukturen in LFG

• Die F-Struktur ist eine Merkmalsstruktur, deren
  Attribute sowohl die grammatischen Funktionen
  (SUBJ, PRED) wie auch morphosyntaktische Merkmale
  wie z.B. CASE, NUM oder TENSE umfassen.

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Transfer mit F-Strukturen

• John likes the dog
• Der Hund gefällt John
•  
• (PRED) 'like lt(SUBJ1) (OBJ2)gt'
• ß Transfer Ý
• (PRED) 'gefallen lt(SUBJ2) (OBJ1)gt'

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Transfer mit F-Strukturen
TRANSFER
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F-Struktur
Subj
PRED 'write lt(Subj)(Obj)gt'
Tense Past
Obj
Spec Mod PRED 'boring' PRED 'book'