Semantica

Maria Teresa PAZIENZA

a.a. 2005-06

NLP - Analisi semanticaCapire il significato di una frase è un’operazione necessaria

per andare al di là della frase stessa, per inserire il suo significato all’interno di un contesto condiviso nella comunicazione, per poter rispondere a domande relative al dominio di conoscenza coinvolto dalla frase (o domanda) stessa.

L’analisi semantica è fondamentale in questa fase a supporto del ragionamento e si basa sulla rappresentazione formale del significato della frase.

Per capire il significato di una frase non è necessario aver realizzato “completamente” le fasi di analisi morfologica e sintattica della frase stessa; si può utilizzare anche la rappresentazione della conoscenza di dominio

NLP - Analisi semantica

Capire il significato di una frase e ragionare su

Necessario un approccio sistematico e formale per collegare la rappresentazione del significato della frase con tutti i fatti e gli eventi del mondo che esistono (ovvero sono rappresentati nella base di conoscenza relativa)

Un sistema potrà allora fare inferenza, ovvero:• ragionare a partire dalla frase • fare deduzioni valide rispetto sia alla rappresentazione

formale del significato della frase in ingresso sia alla conoscenza di base del sistema stesso.

NLP - Analisi semantica

La comprensione del significato di una espressione linguistica richiede conoscenza linguistica e non-linguistica (conoscenza del mondo e/ del dominio): tale significato è espresso da strutture formali (rappresentazione del significato della frase che supporta, facilitandola, l’analisi semantica)

La sintassi e la semantica di queste rappresentazioni saranno fornite da appositi linguaggi per la rappresentazione del significato.

Espressione linguistica->analisi semantica->comprensione del significato->supporto al ragionamento

Rappresentazione del significato

La rappresentazione del significato può avvenire in linguaggi formali diversi (FOPC calcolo dei predicati, reti semantiche, diagrammi delle dipendenze concettuali, frames, etc),

che usano strutture di simboli per esprimere il significato della frase specifica (così come di un generico evento dello stesso tipo)

Rappresentazione del significato

Capire il significato di una frase (es. una domanda) significa usare una rappresentazione formale per determinare la relazione esistente tra il significato della frase ed il mondo in cui tale frase ha senso.

Implementare un algoritmo di verifica: matching tra la rappresentazione della specifica frase in ingresso e le rappresentazioni esistenti nella base di conoscenza di riferimento, che costituiscono la conoscenza del mondo

Rappresentazione del significato

A causa della ricchezza espressiva del linguaggio naturale, si possono avere più espressioni linguistiche (frasi diverse) che esprimono lo stesso fatto; di conseguenza si avranno rappresentazioni formali diverse .

I Giapponesi amano la moda italianaLa moda italiana è amata dai GiapponesiI Giapponesi impazziscono per la moda italianaSi dice che i Giapponesi amino la moda italianaE’ a tutti noto che i Giapponesi amino la moda italiana…..

Rappresentazione del significato

Non sempre tutte le rappresentazioni formali coesistono: in tal caso non tutte trovano il matching nella base di conoscenza (mondo di riferimento) si va incontro a situazioni di indeterminatezza e vaghezza dell’interpretazione del significato.

Una soluzione a tale problema: assegnare a tutte le rappresentazioni lo stesso significato.

Forma canonica: stessa rappresentazione associata ad espressioni linguistiche con uguale significato

Rappresentazione del significato

Non sempre si può rispondere ad una domanda, ad una richiesta di informazione con un approccio basato sul pattern matching; in molti casi si deve ricorrere a fasi di concettualizzazione (un metalivello rispetto a quello linguistico) che sono possibili se il linguaggio di rappresentazione del significato supporta l’uso di variabili.

Gli stranieri amano la moda italiana

Domanda: I Giapponesi amano la moda italiana?

Significato e linguaggio

Riconoscere le relazioni che esistono tra i concetti (associati a diverse parole) e le componenti frasali di ciascuna espressione linguistica

I verbi (predicati) assumono un ruolo rilevante imponendo vincoli sulla struttura grammaticale e sulla posizione di altri elementi (argomenti) che devono accompagnarli nella struttura sintattica di una frase

Identificare il significato completo di una frase come risultato della composizione del significato dei singoli elementi linguistici in ingresso (i costituenti del parser sintattico).

Significato e linguaggio

I Giapponesi amano la moda italianaNP V NP

• Il predicato ha due argomenti di tipo nominale NP• Il primo argomento precede il verbo ed assume il

ruolo di soggetto (colui che compie l’azione espressa dal verbo)

• Il secondo argomento segue il verbo ed assume il ruolo di oggetto (che subisce l’azione verbale)

Significato e linguaggio

Regolarità nei comportamenti degli elementi associati ai verbi (classi di verbi) possono assumere un significato particolare ed indicare un ruolo semantico specifico

Le strutture verbali di sottocategorizzazione evidenziano il legame tra le strutture superficiali (sintattiche) ed il ruolo semantico che esse assumono nella rappresentazione del significato di una frase

Significato e linguaggio

I verbi (classi di) possono imporre delle restrizioni sulla tipologia degli argomenti retti (frasi nominali, frasi preposizionali, …); es. gli elementi delle frasi nominali presenti nella struttura sintattica possono assumere valore solo in alcune categorie concettuali (selectional restriction)

Significato e linguaggio

In una frase non sono solo i verbi a reggere le strutture argomentali predicative: le preposizioni possono essere considerate dei predicati con 2 argomenti:

il primo argomento è l’entità che la preposizione pone in (una qualche) relazione con il secondo argomento

Giovanni comprò un’automobile di prestigio

Significato e linguaggio

Ulteriori strutture possono esprimere legami predicativi tra argomenti:

Fare una presentazione-ppt per la lezione di 2 ore di Intelligenza Artificiale di domani

L’azione non è esplicitata esclusivamente dal verbo (fare), bensì dal sostantivo che regge (nominalizzazione)

Il predicato (presentare) è associato al termine (presentazione-ppt) e regge 4 argomenti

Significato e linguaggio

I linguaggi per la rappresentazione del significato devono poter specificare la semantica delle strutture predicative argomentali (predicate-argument structures)

Calcolo dei predicati FOPC richiami

Fornisce solide basi computazionali per supportare le operazioni di matching, per fare inferenza, e non pone molti vincoli su come rappresentare le entità coinvolte.

Grazie alla nozione di termine si possono rappresentare oggetti di varia tipologia (funzioni, costanti, variabili) cui possono essere associati i nomi degli elementi del dominio in esame. Le funzioni possono anche essere considerate come predicati ad un unico argomento. Le variabili permettono di fare delle affermazioni sia relativamente ad entità non note, sia relativamente a classi di entità

Calcolo dei predicati FOPC

I quantificatori (esistenziale ed universale) associati alle variabili permettono di assegnare significato ad una generica entità o ad una classe

Calcolo dei predicati FOPC

I predicati permettono di asserire, tramite un nome, la relazione esistente tra un numero predefinito di elementi di uno specifico dominio.

I Giapponesi amano la moda italianaAmare(Giapponesi,ModaItaliana)

Rappresentazioni di frasi complesse possono essere realizzate introducendo dei connettivi logici.

I Giapponesi amano la moda italiana e fotografano monumenti

Amare(Giapponesi,ModaItaliana) Λ Fotografare(Giapponesi,Monumenti)

Calcolo dei predicati FOPC

Le entità espresse grazie al calcolo dei predicati assumono un significato in base alla corrispondenza con il mondo che si sta modellando; ciascuna formula logica può assumere un valore (vero, falso).

Una formula logica è vera se è presente nella base di conoscenza o se può essere dedotta da altre formule della base di conoscenza.

L’interpretazione delle formule avviene in relazione alle tavole di verità dei connettivi logici

Predicate-argument structure sintesi

Predicati

• soprattutto verbi, frasi verbali, frasi preposizionali, frasi (V, VP, PP, S)

• talvolta nomi e frasi nominali (N, NP)

Argomenti

• soprattutto nomi, strutture nominali, frasi nominali, frasi preposizionali (N, NP, PP)

• anche altre forme in relazione al contesto

Riferimenti

Le presentazioni sugli argomenti di semantica faranno riferimento esplicito ad alcune parti del libro:

D.Jurafsky, J. H. Martin:

Speech and Language Processing,

Prentice Hall, 2000, cap.2,3,8,9,10,14,15,16