Kieli merkitys ja logiikka

Transkriptio

1 Äärellinen automaatti Kieli merkitys ja logiikka Luento 4: Assosiaatiot, konstituentit Edellä esitetty assosiationistinen malli kielelle on esimerkki äärellisten tilojen automaatista (finite states automaton) tai äärellisestä automaatista. Usein puhutaan myös Markovmallista. Automaatti koostuu siis: 1. Äärellisestä määrästä tiloja 2. Tilasiirtymistä 3. Äärellisestä aakkostosta 4. Alkutilasta 5. Hyväksyvistä lopputiloista Äärellinen automaatti Automaatin tunnistama kieli Sellaista kieltä, jonka kaikki ilmaukset voidaan periaatteessa muodostaa äärellisen automaatin avulla kutsutaan äärellisten tilojen kieleksi. Sanomme myös, että äärellisten tilojen automaatti tunnistaa jonkun kielen. Määritelmässä sana "kieli" on merkitykseltään laajempi, se sisältää luonnollisten kielten lisäksi myös keinotekoiset kielet. Kieli voi siis olla keinotekoinen, määritellään esimerkiksi aakkoston {a,b} kieli L: L={b, aba, abba} Äärellisten tilojen kieli voidaan määritellä säännöllisenä lausekkeena Operaatiot ab symbolien a ja b yhdistäminen merkkijonoksi ab a* toisto, a toistuu 0-n kertaa a b tai, jompikumpi symboli a tai b Aakkoston {N,V} kieli L=NVN Aakkoston {A,N} kieli L=A * N, n 0 Säännöllinen lauseke tuottaa siis merkkijonot kuten N, AN, AAN, AAAN, AAAAN,... Lisäksi merkintä A n, n 0 Saara Huhmarniemi 1

2 Äärellinen automaatti Olkoon kielen L aakkosto A={a,b}. Laaditaan automaatti, joka tuottaa kielen L={a, b, ab, aab, aaab,... abb, aabbb,...} Kieli voidaan antaa säännöllisenä lausekkeena: a*b* (tai a n b m, n,m 0) Assosiatiivisia malleja vahvempia kognitiivisia malleja ovat komputationaaliset mallit. Assosiatiivisessa mallissa ei ole muistia: ainoa tieto, joka mallilla on kullakin hetkellä, on tila, jossa malli sillä hetkellä on. Tilojen riippuvuuksia toisistaan ilmaistaan haarautumilla mallissa. Tila kantaa siis tietoa siitä, mitä on tapahtunut aikaisemmin. Assosiatiivisen mallin muistin täytyy ulottua melko kauas, sillä riippuvuudet eivät koske ainoastaan vierekkäisiä sanoja. Me nukuimme, söimme ja lauloimme. Minä halusin Pekan korjaavan autoni. Tässä viimeisen sanan taivutus riippuu olennaisesti ensimmäisestä sanasta. Kuinka kauas riippuvuussuhde voi ulottua? *Huomenna sataa, niin maa kastuu Jos huomenna sataa, niin maa kastuu. Tässä automaatti ei saa hyväksyä sanaa niin, ellei aiemmin ole esiintynyt sana jos. Mitä tapahtuu jos väliin jäävää osuutta kasvatetaan? Jos [ sinä haluat mennä ulos tai sinulla on tylsää] niin voin ottaa sinut mukaan. Saara Huhmarniemi 2

3 Assosiatiivisen mallin muisti Jos [ sinä haluat mennä ulos tai sinulla on tylsää], niin [voin ottaa sinut mukaan]. Tämän lauseen rakenne on Jos S1 niin S2. Nyt S1 sisältää rakenteen S3 tai S4. S3 = sinä haluat mennä ulos S4 = sinulla on tylsää. Periaatteessa lauseita voi laittaa sisäkkäin loputtomiin, jopa niin että jompikumpi, S3 tai S4 sisältää uuden Jos-niin -rakenteen. Lauseella voi olla useita eri jäsennyksiä, jotka eivät näy lauseen pintatasolla. Pekka ja Merja tai Juha lähtee mukaan. 1. [ Pekka ja Merja ] tai Juha lähtee mukaan. 2. Pekka ja [ Merja tai Juha ] lähtee mukaan. Jos lausetta käsitellään sanajonona, lauseen osien väliset yhteydet voivat kadota. On epäselvää, mihin tai-sanaan joko-sana liittyy. Pekka halusi syödä joko [ pihviä tai paistia illalla ] tai [ siikaa tai kampelaa aamulla ]. Assosiatiivisen mallin muisti Joko Pekka keittää kahvin ja joko Pekka leipoo tai Merja leipoo tai sitten juhlia ei pidetä. Joko S1 ja [joko S2 tai S3] tai S4. S1=Pekka keittää kahvin S2=Pekka leipoo S3=Merja leipoo S4=Juhlia ei pidetä Puhutaan rajattoman kantaman riippuvuudesta. Jos-niin rakenteen tunnistavan mallin pitäisi sisältää ääretön määrä haarautumia. Kieli on tyyppiä Kielen tulisi muistaa luettujen a-symbolien määrä. Saara Huhmarniemi 3

4 Konstituentit ja lauserakenteet Assosiationistisen mallin mukaan kielen ilmaukset ovat olemukseltaan sanajonoja. Kielitieteessä ja kognitiotieteessä on omaksuttu vahvempi teoria, jossa lauseet esitetään konstituenttirakenteiden avulla. Lauseke ja lausekkeen elementit Lause jakautuu pienempiin osiin, lausekkeisiin. [Pekka] [näki [ison pahan suden]]. Lausekkeilla on sisäinen rakenne, josta voidaan erottaa pääsana ja sitä määrittävät elementit. Pekka näki [ison pahan suden]. Pekka näki [kognitiotieteen opiskelijan]. Lausekkeita Lausekkeet Lause, S (sentence) Nominilauseke, NP (noun phrase) kissa, pieni kissa, Pekan koira, pienen pojan suuri auto Adjektiivilauseke, AP (adjective phrase) kaunis, todella ihana, syötävä, Pekan ostama Adverbilauseke, AdvP kauniisti, todella ihanasti Verbilauseke, VP mennä kotiin, syödä leipää, käydä illalla uimassa Testejä lausekkeen löytämiseen lauseesta Lauseke ei hajoa: En voi sietää [vanhempaa siskoasi] [Vanhempaa siskoasi] en voi sietää. *Vanhempaa en voi sietää siskoasi. Lauseke voi esiintyä fragmenttina Minne hän meni? [Vanhaan kirkkoon] Pronominitesti: pronomini viittaa kokonaiseen NP:hen Mitä ajattelet vanhasta miehestä? *En voi sietää vanhaa häntä. Saara Huhmarniemi 4

5 Lausekkeet Pääsana Ja-konjunktio yhdistää toisiinsa kaksi samantyyppistä konstituenttia: VP ja VP NP ja NP AP ja AP Pekka [söi puuroa] ja [joi maitoa]. [Pekka] ja [Merja] olivat kotona. [pieni] ja [punainen] talo romahti. *NP ja S *Pekka uskoi [Jumalaan] ja [että kohta tulee maailmanloppu]. *NP ja AP *[Pekan] ja [punainen] talo romahti. Pääsana voi edustaa lauseketta yksin lauseyhteydessä: Minä näin ne fiksut luonnontieteiden opiskelijat. Minä näin opiskelijat. *Minä näin ne fiksut luonnontieteiden. *Minä näin fiksut. *Minä näin luonnontieteiden.?minä näin ne. esitetään puurakenteena tai hakasulkein. [ [ Pekka ] [ nukkuu ] ] Konstituentit voivat pitää sisällään lisää rakennetta: [ [ Pitkä poika ] [ nukkuu ] ] Puu päättyy aina terminaalisymboleihin, jotka poimitaan sanastosta. Kieli voidaan kuvata käyttämällä uudelleenkirjoitussääntöjä: S ---> N V N ---> Pekka, Merja,... V ---> nukkuu syö,... Tässä mallissa kielen luovuus on seurausta rekursiosta. Saara Huhmarniemi 5

6 S ---> NP VP NP ---> (A) N VP ---> V S* VP ---> V NP S* ---> C S N ---> Pekka, Merja, poika,... A ---> pieni, suuri,... V ---> rakasti, etsi,... C ---> että, vaikka, mutta,... Tehtävä Pieni poika etsi Merjaa. Pieni poika nauroi koska Merja rakasti häntä. S ---> NP VP NP ---> (A) N VP ---> V S* VP ---> V NP S* ---> C S N ---> Pekka, Merja, poika,... A ---> pieni, suuri,... V ---> rakasti, etsi,... C ---> että, vaikka, mutta,... Rekursio kielessä Jos [ sinä haluat mennä ulos tai sinulla on tylsää], niin [voin ottaa sinut mukaan]. S ---> Jos S niin S S ---> S tai S S ---> N V N ---> sinä,... V ---> haluat,... Upotetut lauseet: Koira, joka haukkui kissaa, joka jahtasi hiirtä, joka söi juuston, joka oli hienointa laatua, karkasi viime yönä. Pekka sanoi että Merja toivoi että Jukka leikkaisi nurmikon. Adjektiivit (ja adjunktit yleensä): Hän rakastui siihen älykkääseen, kohteliaaseen, miellyttävään, kaikin puolin ihailtavaan mieheen. Hän kaatui eilen yhtäkkiä huomaamatta puuta sukset jaloissaan. Koordinaatio Pekka halusi mennä kauppaan ja Merja halusi lähteä valokuvaamoon ja Minna päätti siivota talon ja Jukka päätti leikata nurmikon. Saara Huhmarniemi 6

7 Rekursio kielessä: esimerkkejä Rekursio NP voi sisältää muita NP:tä auto [ [ pienen pojan ] auto ] [ [ [ autiolla kadulla ] leikkivän pienen pojan ] auto ] VP muita VP:tä Pekka halusi [ Merjan lähtevän ] jne. Matematiikassa: tapa määritellä funktio, siten että määritelmä sisältää viittauksen funktioon itseensä. Tietojenkäsittelytieteessä: määritellään metodi siten että se kutsuu itseään. Kieliopin kuvauksessa konstituentin uudelleenkirjoitussäännöt sisältävät viittaukseen konstituenttiin itseensä. S ---> NP VP VP ---> V S* S* ---> C S Rekursio Rekursio Matematiikassa esim. Luonnossa Usein ajatellaan olevan ihmisen kielelle erityinen. Apinat eivät ole tähän mennessä koetilanteessa oppineet eroa kielen a n b n ja kielen (ab) n välillä. Rekursiota kuitenkin esiintyy myös muiden eläinlajien kielissä. Jotkut lintulajit kuten kottarainen voivat oppia kielen a n b n. (pärinä pärinä liverrys liverrys) Saara Huhmarniemi 7