自然语言处理-第8章 语义和逻辑形式课件

第二部分语义解释词系列（输入）词系列（输出）句法结构和/或

逻辑形式最终意义句法结构和

逻辑形式回答的意义语法剖析语法剖析对话规划句子的

实现词典与语法对话的语境应用的环境语境解释自然语言理解系统的组织语法处理过程PARTⅠ语义解释PARTⅡ语境解释PARTⅢ自然语言处理-第8章语义和逻辑形式正如引言中提到的，确定句子含义的工作可以分为两步：首先求得称为逻辑形式的上下文无关含义；然后，根据上下文来解释逻辑形式，并产生最终含义表示。本书的第二部分关心的是这两步中的第一步，该步骤称为语义解释。通常，在语言学上也有类似的划分：上下文无关含义的研究称为语义学（semantics）；语言中上下文的研究称为语用学（pragmatics）。本部分将讨论的一部分问题如下：利用上下文无关的结构限制来删除部分可能的词义；识别每个单词和短语在逻辑形式中所扮演的语义角色，特别是谓词/变元与修饰成分的关系；识别源于句子结构的相互联系的限制（co-referencerestrictions）。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式第二部分语义解释第8章语义和逻辑形式更详细地讨论了逻辑形式与最终含义表示的区别，并介绍了一种将用于本书的其余部分的逻辑形式语言。第9章把句法和语义相联系讨论如何将逻辑形式与句法结构相联系，并说明如何以基于规则的方式利用文法中的特征系统来识别逻辑形式。第10章歧义的消解讨论歧义的消解中的重大问题，并说明如何将语义限制或参数选择用于识别那些似乎是最合理的词义及语义结构。第11章语义解释的其它策略讨论一些已经在现有系统及应用中证实是有效的交互式语义解释方法。第12章辖域和名词短语的解释讨论语义解释中的一些更高级的问题，包括辖域从属物的分析。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式第八章语义和逻辑形式8.1语义和逻辑形式介绍含义和语义的基本概念，并描述了逻辑形式在语义处理中的作用。8.2词义与歧义介绍了词义和基本的语义，并讨论了词义歧义问题。8.3基本逻辑形式语言描述了用于表示句子的上下文无关含义的基本逻辑形式语言。8.4逻辑形式中歧义的表示进一步推广了8.3节的讨论，介绍了一些可以简洁地表示歧义的某些共同形式的结构。8.5逻辑形式中的动词和状态讨论动词的表示法以及状态和事件的概念。8.6主题角色讨论主题的作用，并说明如何通过动词的含义来获得各种语义概要。8.7语言行为和嵌入句介绍了表层语言行为的概念，并讨论了逻辑形式中嵌入句的处理。*8.8语义结构的定义：模型理论为逻辑形式语言描述了一套模型理论，并讨论了句子间可定义为继承和蕴含的各种语义关系。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式8.1

语义和逻辑形式语义（semantics）和含义（meaning）很难精确定义语义和含义这两个概念；

这里所讨论的含义接近于解释词语时的用法，即用于一种特殊语言来解释词义及句子含义；

由于歧义的存在，要给句子的含义下个定义是困难的。[例1] "Doyouknowwhatgateyouaregoingto?" "Whichgateisit?"是否存在一个与上下文无关的句子的含义？即，是否存在一个使句子只有一个含义但又可用于不同的目的的层次？主要的争论在于模块性（modularity）。若存在，则不需要考虑句子用法的复杂因素就可以详细研究句子的含义，但确实有大量句子的含义是取决于上下文的。若不存在,则不能将语言的与一般人类推论及上下文的研究分隔开来，但又确实存在许多基于词语含义限制的实例都是上下文无关的。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式基本术语含义（meaning）：用于上下文无关意义上。用法（usage）：用于上下文有关方面。逻辑形式（logicalform）：上下文无关含义的表示法。语义解释（semanticinterpretation）：从句子到逻辑形式的映射过程。语境解释（contextualinterpretation）：从逻辑形式到最终知识表示(KR)语言的映射过程。句法分析

S NP VP ART N V ADJP

the ball is red

语义解释逻辑形式 (RED1<THEb1BALL>)

语境解释最终表示

Red(BO73)图8.1逻辑形式作为中间表示法图8.2自然语言处理-第8章语义和逻辑形式如何定义逻辑形式?(一)

思路一：假定知识表示语言是首序谓词逻辑公式（first-orderpredicatecalculus，FOPC），将逻辑形式定义成句子的字面含义，且逻辑形式语言与最终知识表示语言相同。[缺点]要使该方法最终可行，知识表示必须比目前AI系统中使用的复杂得多。带索引的词条(terms)：即由上下文定义的词条，包括代词（如I和you）、大部分的明确描述（如theredball）等等，它们的解释（即所提及的对象）只有通过上下文才能识别出来。[例]Theredballdropped。对于每个可以被描述为红色的球状物的可能的对象，就需要要有一个不同的逻辑形式，这显然是不切实际的。

语言中还有诸如时态、量词的作用域等许多方面，它们也取决于上下文，在逻辑形式层上无法唯一确定。如果在该层上将所有的这些看作歧义，将使得每个句子有大量的可能的逻辑形式，这显然是不切实际的。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式如何定义逻辑形式?(二)思路二：逻辑形式语言不是知识表示语言的一部分，并且使用情景这一概念。情景(situation)

情景是世界上的一组特殊的环境；更正式地，情景是一组对象(object)及这些对象间的关系。[例1]情景 对象：一个球B0005、一个人P86 关系：这个人拥有这个球

集合 {(BALLB0005),(PERSONP86),(OWNSP86B0005)}逻辑形式可以看作是情景间的函数，它将由对话产生的对话情景映射为由该对话事件而引起的一个新的对话情景。在任何会话或正文中，假设有一个对话情景，它记录了到目前为止所传达的全部信息。一个新的句子是依据这个情景来解释的，并且产生了一个新情景，新情景中包含了这个新句子所传达的信息。[例2]假设上例中那个情景是根据前面一些描述这个球及拥有它的人的句子建立的。Theballisred这句话可能产生一个由原有的情景再加上B0005具有RED属性这个新事实组成的新情景，即{(BALLB0005),(PERSONP86),(OWNSP86B0005),(REDB0005)}。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式句法分析

S NP VP ART N V ADJP

the ball is red

语义解释逻辑形式 (ASSERT(RED1<THEb1BALL>))

{(BALLB0005), {(BALLB0005), (PERSONP86), 语境解释

(PERSONP86), (OWNSP86B0005)} (OWNSP86B0005), (REDB0005)} 最初的对话情景 最新的对话情景图8.2逻辑形式作为函数

图8.1和8.2所示的这两种结构的区别：在完全获得句子"含义"的知识表示中，后者可包含多个可确认的表示，这种逻辑形式在产生新的情景时可能有各种变化，因而可从一个对话中得到其它暗示，且这些是无法从句子的语义内容中直接获得的。这个问题在讨论语境解释时将变得很重要的。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式如何定义逻辑形式?(二)思路二：逻辑形式语言不是知识表示语言的一部分，并且使用情景这一概念。情景(situation)

将语言中上下文无关的语义结构用于构造逻辑形式尽管语言中的很多方面是高度地上下文有关的，但仍有相当一部分语义结构是上下文无关的。

上下文无关的语义知识大多是由那些可在字典中找到的信息组成的。这些信息包括：单词的基本语义特征(即，它们是否涉及关系、对象等等)；每个单词可能有哪些不同的词义(sense)；哪些词义可以结合成更大的语义结构等等。

识别上下文无关的信息形式并将这些信息用于逻辑形式的运算正是本书的第二部分的焦点。返回自然语言处理-第8章语义和逻辑形式8.2词义与歧义一、词义(wordsenses)

基本语义单位是词义(wordsenses)，而不是单词(word)或词素(morpheme)；

因为单词的歧义普遍存在，如果将单词或词素作为基本语义单位，将会遇到难题。[例]在典型的字典中动词go有多于40个解释项是很平常的。每项对应go的一个不同的词义。动词go可能有诸如move，depart，pass，vanish，reach，extend和setout等同义词。其中许多同义词体现了go的不同词义。如果每个单词有一个或更多的词义，虽然单词的某些特殊词义存在着同义词，那么即使假设这些同义词可以共享着完全相同的词义，所要考虑的词义仍然数量巨大；自然语言处理-第8章语义和逻辑形式词义的分类--实体集(一)对象类(classesofobjects)：可以将不同的词义组织成各种对象类，并用这些对象类对世界进行归类。实体集(ontology)：表示法中各种不同对象类的集合。在自然语言处理中，需要建立比形式逻辑中更为广泛的实体集。主要对象类：物质(物质对象，substance)、数量(quantity，诸如数)、特质(quality，诸如bright，red)、关系(relation)、地点(place)、时间(time)、位置(position)、状态(state)、动作(action)和感情(affection)，以及事件(events)、思想(ideas)、概念(concepts)和计划(plans)等等。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式词义的分类--实体集(二)最有重要的三类：事件、动作、情景。事件(events)是世界上发生的事物，它提供了一种用于组织句子解释的结构。动作(actions)是施事者所做的事物，从而产生了某一事件。[注]与实体论中的所有对象一样，动作和时间可以用代词来引用。[例]Weliftedthebox.Itwashardwork.情景(situation)指的是一组特殊的环境，可以看作是包含了事件的概念。在许多情况下，情景可被当作是一种涉及某些地点和时间的世界的抽象化。[例]Welaughedandsangatthefootballgame描述的是一组在特定的时间和地点内进行的活动，称为thefootballgame情景。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式二、歧义(ambiguity)语义歧义（semanticambiguity）：如果一个单词对应不止一个词义，则称这个单词是语义歧义的。词汇歧义（lexicalambiguity）[问题]怎样确定哪些是恰当的词义？如何更精确地定义语义歧义这一概念?[例] 1)kid：

小山羊；

小孩； 2)horse：马，可以细分为母马、小马、快马等等。[解决方法]利用一些语言学的测试。以名词为例，有一种测试是利用某些句法的构造典型地需要涉及相同的对象类这样一个特征。这种测试提供了一种验证我们的词义直觉的有效方法。[例]1)IhavetwokidsandGeorgehasthree.

George和我都是山羊主 (kid

BABY-GOAT1)

George和我都有孩子 (kid

BOBY-HUMAN1) 但不可能意味着这两者的合并(如我有山羊而George有孩子)。2)IhaveonehorseandGeorgehastwo.(horse

HORSE1) 我有一匹马(小马/母马/...)而George有两匹(小马/母马/...)。歧义自然语言处理-第8章语义和逻辑形式词汇歧义

（二）含糊(vagueness)有些词义比其它的更特殊，具有通常被称为含糊的特征。而且实际上，所有词义都包含了某种程度的含糊，因为它们总是可以有某些更精确的说明。[例]HORSE1并不区分母马和小马；MARE1并不区分大母马还是小母马。

动词也有含糊现象，也可以构造一种类似的歧义测试。[例]1)IranlastyearandGeorgedidtoo.

我和George都是选举中的候选人 （run

RUN2(政治)）

我和George都参加了某次赛跑 （run

RUN1(锻炼)）2)IkissedSueandGeorgedidtoo.

kiss并没有具体说明被吻的是哪儿，是含糊的。即使我吻了Sue的脸颊而George吻了她的手，仍可以这么说。量词也有类似的含糊。[例]Manypeoplesawtheaccident. 量词many就包含多少人而言是含糊的。歧义自然语言处理-第8章语义和逻辑形式结构歧义（structuralambiguity）有些结构歧义形式依附于基本的句法歧义。因此，尽管这种歧义确实有语义的结果，但它来源于句法结构，而不是语义；[例]Happycatsanddogsliveonthefarm.对于狗是否快乐是有歧义的，根源在于句法结构上连接词and所连接的两个NP的结构有歧义，即:

快乐的猫和快乐的狗 (happy(catsanddogs))

快乐的猫和任意心情的狗 ((happycats)and(dogs))产生于唯一的句法结构的其它结构歧义形式确实是语义的。一个很常见的例子是量词的作用域。[例]Everyboylovesadog.

所有的男孩都喜爱同一条狗FOPC：

d,Dog(d)&

b,Boy(b)

Loves(b,d)

每个男孩喜欢的可能是不同的狗FOPC：

b,Boy(b)

d,Dog(d)&Loves(b,d)[注意]虽然代词（如you，I和here）、词组（如thedog）等索引项的指代取决于上下文（这个问题将在第12章中讨论），但在这里它们并不被看作是歧义；相反地，它们都有明确的唯一的含义。句法结构是相同的，但量词的作用域不同。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式上下文无关语义的一个很重要的方面产生于词义的共同出现(co-occurrence)限制。通常，可根据句子其它部分的结构和含义确定出单词的正确词义。[例]动词run

慢跑时的动作，通常作不及物动词(intransitiveverb)，如：Jackraninthepark；

操作机器的动作，作及物动词(transitiveverb)，

如：Jackrantheprintingpressforyears。在其它情况中，若句法结构是相同的，单词的可能的词义就只能用某些的方法来获得。[例]

Jackraninthepark.

Jackranintheelection.语义解释的一个最重要的任务是利用类似的限制来帮助减少每个词可能的词义数目。

词义的共同出现(co-occurrence)限制--初步消歧句法结构相同，但为使语义合理，run必须选择不同的词义。返回自然语言处理-第8章语义和逻辑形式8.3基本逻辑形式语言各种等价的逻辑形式表示法，如首序谓词逻辑公式(FOPC)、基于网络的表示法等，它们的基本思想相同，即将词义作为表示法的原子(atoms)或常量(constants)。

常量的分类―根据所描述的事物的类型归类：项(terms)：那些描述世界上的对象(包括事件、情景等抽象对象的)的常量；谓词(predicates)；描述关系和特征的常量。可进一步分为：一元谓词(unarypredicates)或特性(properties)：仅需要一个变元的谓词；二元谓词(binarypredicates)：需要两个变元的谓词(如LOVE1)；n元谓词(n-arypredicates)：需要n个变元的谓词。命题(proposition)：由一个谓词及跟在其后作为变元的数目合适的项构成。[例1]句子：Fidoisadog.

命题：（DOG1FIDO1）[例2]句子：SuelovesJack.

命题：（LOVE1SUE1JACK1）项

一元谓词

二元谓词自然语言处理-第8章语义和逻辑形式

常量的分类（二）英语中的词类与逻辑形式中的常量类型的对应关系：专有名词(propername)，如Jack，属于项；普通名词，如dog，属于一元谓词；动词，如run，love，put，属于n元谓词，其中n取决于这个动词需要多少项。其它大多数语义表示法中也有与谓词―变元形式同似的特征。例如，网络表示法中有对应于词义的节点及用来表示谓词-变元结构的弧。在语义网络式的表示法中，句子SuelovesJack的含义可以表示为图8.3中所示的两种形式之一。在大多数用途中，所有这些表示形式都是等价的。 LOVES1 LOVES1 1 2 pred SUE1 JACK1 11 agent theme SUE1 JACK1图8.3SuelovesJack的两种可能的网络表示自然语言处理-第8章语义和逻辑形式

可用于构造复杂的命题的几类重要常量

逻辑运算符(logicaloperators)可以将两个或更多的命题组合成一个复杂命题[例]运算符NOT可以用来构造一个表示某命题非真的命题。 SuedoesnotloveJack.

(NOT(LOVE1SUE1JACK1))

FOPC中的逻辑运算符，即析取(disjunction，∨)、合取(conjunction，&)、蕴含(implication，

)等等共16种运算符。

自然语言中的连接词(connectives)，如英语中的or、and、if、onlyif等等也属于这类运算符。而且，它们通常包含了更复杂的句子间的关系。[例]连接词and可以对应于逻辑运算符&，但也常用于时间序列，如Iwenthomeandhadadrink。此外，连接词but除了旁听者根据第一个变元可能无法料想到第二个变元是真的以外，与and是相似的。这类命题的通用形式是（连接词命题命题）。[例]JacklovesSueorJacklovesMary.

(OR1(LOVE1JACK1SUE1)(LOVE1JACK1MARY1))逻辑形式语言中既允许对应于词义的运算符，也允许像&之类的直接来自于FOPC的运算符。基于逻辑的运算符将用来连接那些在句中没有明确连接的命题。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式②量词(quantifiers)

FOPC中只有两个量词：

和

。英语中含有相当多的量词(一般量词的必要性,见BOX8.1)，如all、some、most、many、afew、the等等。为了允许量词，与FOPC中一样需引入变量，但它们的区别在于量词的有效范围：FOPC中，变量仅在量词的作用域内有效。因此，出现在不同公式中的同一个变量将被看作是完全不同的变量，它们之间没有任何的关系。[例]①

x,P(x)；②

x,Q(x)自然语言中则不同，变量在被引入之后似乎是持续存在的。[例]Amanenteredtheroom.Hewalkedovertothetable. 第一个句子引入一个新的对象，即某一个人。而第二个句子中的代词he所指的就是第一个句子中引入的这个人。因此，每当引入一个新的变量，就给新变量一个前面没用过的唯一的名字。在正确的环境中，后面的句子可以重新引用该变量。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式广义量词(generalizedquantifiers)自然语言中的量词有受限范围，比FOPC中的要复杂，因此需要引入广义量词；[例]FOPC：

x,Px为真

对于论域中每个可能的对象 (即X可以是该语言中的任意项)，Px均为真。自然语言：①Alldogsbark.②Mostpeoplelaughed.这类量词常用于通用形式：(量词变量：约束命题体命题)；[例]Mostdogsbark.

(MOST1d1:(DOG1d1)(BARKS1d1))

区别:(MOST1d2:(BARKS1d2)(DOG1d2))

Mostbarkingthingsaredogs.广义量词中非常重要的一类是冠词the和a。[例]Thedogbarks.

(THEx:(DOG1x)(BARKS1x))

识别冠词所指代的对象的这一过程需要上下文的指导，关于它的讨论将被放在本书的第三部分。这里只需要写出逻辑形式。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式广义量词(generalizedquantifiers)（二）更复杂的名词短语将导致更复杂的限制。[例]Thehappydogbarks.

(THEx:(&(DOG1x)(HAPPYx))(BARKS1x)) 仅当一个有上下文中唯一的x使得(&(DOG1x)(HAPPYx))为真并且这个x叫了，该命题才为真。量词 用途 例子THE 确定的指代 thedogA 不确定的指代 adogBARE 无冠词的单数名词(集合名词) water，foodBARE 无冠词的复数名词(泛指) dogs图8.4对应于冠词（含冠词省略）的量词特殊子集自然语言处理-第8章语义和逻辑形式③复数PLUR(plural)专门用于处理复数形式的结构；

以简单谓词为变元从而产生一个新的谓词；[例]Thedogsbark.

(THEx:((PLURDOG1)x)(BARKS1x))复数名词短语引入了产生新的歧义的可能性。[例1]Thedogsbark. 有特定的一群狗，它们中的每一只都叫了。[例2]Thedogsmetatthecorner.

*解释①：每一条狗在街角相遇了

解释②：整个狗的集合在街角相遇了个体解释(distributivereading)：将谓词分配给集合中的每一个元素。集合解释(collectivereading)：将集合中的所有元素看作一个整体，谓词作用于整体。有些句子同时允许这两种解释，因此是歧义的。[例3]Twomenboughtastereo.

解释①：两个人每人各买了一套音响 (个体解释)

解释②：两个人一起合买了一套音响 (集合解释)

对任何一只狗都为真的谓词

对任何狗的集合都为真的谓词

个体解释

集合解释自然语言处理-第8章语义和逻辑形式④情态运算符(modaloperators)用于表示诸如believe、want等动词的含义、时态及其它许多结构；情态运算符看起来与逻辑运算符相似，但它与逻辑运算符及其他谓词有一个主要区别：[例]假定某些人知道Jack还有个名字叫John，于是就有两个等价的词义，即JACK1=JOHN22，则：①(HAPPYJOHN22)

(HAPPYJACK1)②(OR(HAPPYJOHN22)(SADJOHN22))

(OR(HAPPYJACK1)(SADJACK1))③(BELIEVESUE1(HAPPYJACK1))

(BELIEVESUE1(HAPPYJOHN22))在简单命题中，等价项可以相互替代；在逻辑运算符的作用域内，等价项也可以相互替代；

在情态运算符的作用域内，不能随意地替代等价项。这通常称为情态动词上下文中的替代失败(failureofsubstitutivity)。×自然语言处理-第8章语义和逻辑形式时态运算符（PAST、PRES和FUT）时态运算符可以表示出时态不同的句子在含义上的区别；[例1] ①JohnseesFido.

(PRES(SEES1JOHN1FIDO1)) ②JohnsawFido.

(PAST(SEES1JOHN1FIDO1)) ③JohnwillseeFido.

(FUT(SEES1JOHN1FIDO1))时态运算符是自然语言中重要的一类情态运算符，它们也体现了替代失败。[例2]考虑运算符PAST。假定两个常量JOHN1和PRESIDENT1，有现在： John是总统

JOHN1和PRESIDENT1等价过去： John不是总统

JOHN1不等于PRESIDENT1又有，John从前见过Fido

(PAST(SEES1JOHN1FIDO1))但不能因此推断出：总统从前见过Fido

(PAST(SEES1PRESIDENT1FIDO1))注意：一个命题与它的否命题在过去可能同时为真(但不在同一时间内)。[例3]Johnwashappy.和Johnwasnothappy.可能都为真，即(PAST(HAPPYJOHN1))和(PAST(HAPPYJOHN1))都为真。返回自然语言处理-第8章语义和逻辑形式8.4逻辑形式中歧义的表示为了在后续的解释过程中处理歧义，最终的逻辑形式必须能够正确地表示歧义；然而一个典型的句子可能有大量不同的逻辑形式，简单地列举所有这些可能的逻辑形式将是不现实的。因此，需要采用一定的方法，将某些常见的歧义折叠起来，在逻辑形式中局部地表示，从而可以借助来自句子其它部分以及句子所处的上下文的附加限制来解决这些歧义。许多研究人员把歧义的表示看作使解释过程中独立于逻辑形式的一层，通常称之为准逻辑形式(quasi-logicalform)。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式①单词歧义的表示单词的多个词义中，有一部分词义具有不同的结构特性，这些歧义可以根据句子的其他部分来删除。单词的不同词义往往有相同的结构限制。目前，这类歧义的表示方法只能是为句子中词义的每种可能的组合建立一个单独的逻辑形式。为了减少逻辑形式数量的剧增，可以采用与句法结构中处理多特征值时相同的方法，即在任何允许元词义的地方，也允许使用一个可能的元词义集合。[例]名词ball： 解释①BALL1，指游戏中使用的物体； 解释②BALL2，指包含跳舞的社交事件。在不考虑上下文时， Suewatchedtheball.

(THEb1:(BALL1b1)(PAST(WATCH1SUE1b1))) (THEb1:(BALL2b1)(PAST(WATCH1SUE1b1)))

(THEb1:({BALL1BALL2}b1)(PAST(WATCH1SUE1b1)))自然语言处理-第8章语义和逻辑形式②由量词和运算符的相对作用域引起的歧义[例]8.2中的例句Everyboylovesadog，解释：所有的男孩都喜爱同一条狗解释：每个男孩喜欢的可能是不同的狗没有任何上下文无关的方法可以用于解决这类问题，因此句子的最终逻辑形式中应体现这种歧义。如果逐一列举所有可能的作用域，解释的数量将以作用域结构数为指数增长。因此，需要在逻辑形式语言中引入缩写形式，以便将解释折叠在一起。[注]较特别的是缩略逻辑形式（abbreviatedlogicalform），它根本就不包含作用域信息。这里采用的方法是在句法上将诸如广义量词之类的结构当作项来处理，使它们出现在由句子的句法结构所确定的位置上，并用尖括号来标记作用域的缩写。该方法可将作用域的所有可能形式(n!种)折叠成一种表示形式。依赖于不同量词作用域自然语言处理-第8章语义和逻辑形式②由量词和运算符的相对作用域引起的歧义(二)[例]Everyboylovesadog.

(LOVES1<EVERYb1(BOY1b1)><

d1(DOG1d1)>) (EVERYb1:(BOY1b1)(

d1:(DOG1d1)(LOVESb1

d1))) (

d1:(DOG1d1)(EVERYb1:(BOY1b1)(LOVESb1

d1)))[注意]这里，假设不存在任何上下文无关的作用域限制。(用于确定运算符作用域的启发式方法将在第12章中讨论。)如果受广义量词约束的是一个含简单一元谓词的命题，可以去掉这个变量来进一步缩写。[例]<EVERYb1(BOYb1)>

<EVERYb1BOY>

自然语言处理-第8章语义和逻辑形式②由量词和运算符的相对作用域引起的歧义(三)自然语言中，很多结构对作用域敏感：

所有广义量词均受作用域支配；[例]Ateveryhotel，thereceptionistwasfriendly.

在任何上下文中首选的解释几乎都认为thereceptionist是落在everyhotel的作用域内，即在每个旅馆里有不同的招待员。

诸如否定和时态的运算符也是作用域敏感的。[例]Everyboydidn'trun.①有些男孩没有跑但有些跑了

(NOT(EVERYb1:(BOY1b1)(RUN1b1)))②没有一个男孩跑了

(EVERYb1:(BOY1b1)(NOT(RUN1b1)))

这两种解释可以用一个逻辑形式(<NOTRUN1><EVERYb1BOY1>)来表示。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式③专有名词(propernames)的表示在此之前，我们都假定每个专有名词只有一个词义，用于指代论域中的某个对象。实际上，专有名词必须在上下文中解释，如在不同的情景中John这个名字指的可能是不同的人。改进方法是利用一个特性中含有该特定名称的变量，其通用形式为：(NAME<variable><name>)，它将在当前上下文中产生一个恰当的具有该名称的对象。[例]Johnran.

(<PASTRUN1>(NAMEj1"John"))自然语言处理-第8章语义和逻辑形式④代词和其他带索引词的表示对于代词和其他带索引词，如here和yesterday，也可以构造类似专有名词中的变元，其通用形式为：(PRO<variable><proposition>)。[例]Everymanlikedhim.

(<PASTLIKE1><EVERYm1MAN1>(PROm2(HE1M2)))

当受PRO约束的是简单的一元谓词时，与广义量词相同，PRO形式通常可缩写。[例]he

(PROm2HE1)[注意]本节所介绍的缩写方法并不能获得所有的歧义，因此仍然会有一些句子甚至是那些句法结构唯一的句子，需要使用列表来表示可能的逻辑形式。返回自然语言处理-第8章语义和逻辑形式

8.5逻辑形式中的动词和状态

逻辑形式中动词的现有表示法丢失了一些信息，并且还有一些令人烦恼的特性。[例1] John

broke

thewindowwiththehammer. Thehammer

broke

thewindow. Thewindowbroke.①

尽管这些句子都描述了同一类事件，但由于细节不同需要为break定义三个仅仅是元数不同的词义，即BREAK1、BREAK2和BREAK3，则有逻辑形式：1．(<PASTBREAK1>(NAMEj1"John")<THEw1WINDOW1> <THEh1HAMMER1>)2.(<PASTBREAK2><THEh1HAMMER1><THEw1WINDOW1>)3.(<PASTBREAK3><THEw1WINDOW1>)②为了保证每个谓词均能被恰当地解释，表示法中还需要这样的公理，即每当1为真，则2也为真；而且每2为真，则3也为真。

这类为了确保每个谓词均能被恰当地解释的公理通常称为含义假定（meaningpostulates）。但每个动词都必须指明这类限制，这不太方便。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式

为了表示这类情况及更复杂的副词修饰形式，Davidson（1967）提出在实体集中引入事件。[例2] Johnbrokeit.(

e1:(BREAKe1(NAMEj1"John")(PROi1IT1)))其中，e1表示"John打破了特定的一块窗户"这一件事。[例3] Johnbrokeitwiththehammer.(

e1:(& (BREAKe1(NAMEj1"John")(PROi1IT1)) (INSTRe1<THEh1HAMMER>)))

这样做的好处是其它修饰成分，如withthehammer或onTuesday或inthehallway，可以通过增加包含该事件的断言逐一补充到基本表示中。因而，只需要定义一个词义就可以处理类似动词break在[例1]中遇到的这类情况。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式

角色文法（casegrammar）中现在仍有影响的观点之一：动词与它的变元之间的抽象语义关系是有限的。这些关系通常称为主题角色或情况角色（thematicroles或caseroles）。[例4][例1]中，John、thehammer和thewindow在各个句子中扮演的语义角色相同。John是行为者（施事者角色，agent），thewindow是对象（受事者角色，theme），而thehammer则是"打碎"这个动作的工具（工具角色，instrument）。

尽管不同的研究人员使用的角色集合不同，但所需的关系数一般都很小。这种表示法与语义网络中使用的很相似，语义网络中的所有事物都是用一元或二元关系来表示的。[例4]Johnbrokethewindow.的逻辑形式：(

e:(&(BREAKe)(AGENTe(NAMEj1"John")(THEMEe<THEw1WINDOW>)))

形如(

e:(&(Event-pe)(Relation1

eobj1)...(Relationn

eobjn)))的断言可以缩写为如下形式：(Event-pe[Relation1obj1]...[Relationnobjn])自然语言处理-第8章语义和逻辑形式[例5]Johnbrokethewindow的准逻辑形式： (<PASTBREAK1>e1 [AGENT(NAMEj1"John")] [THEME<THEw1WINDOW1>])

除了事件之外，其它动词也可以有类似的变元。只需推广事件的概念，使其包含状态（states），这样就可以使用相同的表示法，并且也可以使用相同的缩写约定。[例6] Marywasunhappy.的逻辑形式：1.(<PASTUNHAPPY>(NAMEj1"Mary"))

把UNHAPPY看作谓词，它表明它所讨论的是一个不愉快的状态，并且可以把Mary作为THEME角色，即2.(

s:(<PASTUNHAPPY>s)(THEME(NAMEj1"Mary")))

缩写为：3.(<PASTUNHAPPY>s[THEME(NAMEj1"Mary")] [IN-LOC<THEm1MEETING>])

目前已证明，将事件变量作为原子谓词的变元仍然不足以获得自然语言的全部表示。但目前，事件和状态已经足以体现本书的重要思想。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式

许多情况下，在公式中使用明确的事件或状态变量是累赘的，而且妨碍了其它思想的表达。因此，我们将根据表达的需要来选择使用不同的表示法。[例7] MaryseesJohn.1．(PRES(SEES1l1[AGENT(NAMEj1"Mary")] [THEME(NAMEm1"John")]))2．(PRES(

l1(&(SEES1l1)([AGENTl1(NAMEj1"Mary"))

(THEMEl1(NAMEm1"John")))))3．(PRES(SEES1(NAMEj1"Mary")(NAMEm1"John")))

关于"主题角色的分析是否必要"以及"从主题角色中获得的特征是否能用其它方法从谓词-变元形式的表示法中获得"等问题仍有相当多的争论。尽管很难肯定主题角色是必须的，但在许多语义表示语言中采用这种表示法是大有帮助的。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式一、主题角色的定义①施事者AGENT

通常，由名词短语来充当AGENT，且该名词短语是句中所描述的动作的煽动者。此外，该动作的意图、意志或责任也都归因于这个AGENT。测试方法：把诸如intentionally或inorderto等短语添加到句子中，如果得到的句子正确(且不改变句子原义)，则这个作主语的名词短语可以充当AGENT。[例1] Johnintentionallybrokethewindow. Johnbrokethewindowinordertoletinsomeair. *Thehammerintentionallybrokethewindow. *Thewindowbrokeinordertoletinsomeair.任何有生命的名词短语，即使它处在主语的位置上，也不一定就是充当AGENT。[例2] *Johnintentionallydied. *Maryrememberedherbirthdayinordertogetsomepresents.

8.6主题角色（thematicroles）自然语言处理-第8章语义和逻辑形式②受事者THEME

通常，由名词短语来充当THEME，且该名词短语用于经历了某一变化的某事物或动作的起作用的对象。对及物动词X而言，通常对应于句法中的OBJECT，即问题"WhatwasXed？"的答案；对不及物动词而言，通常是THEME作主语，而不是AGENT作主语。[例3] Therockbroke. Johnbroketherock. IgaveJohnthebook.自然语言处理-第8章语义和逻辑形式③描述状态或状态变化的角色与处所(location)或抽象处所有关的角色区分表示处所或地点的关系与表示移动或路径的关系：①

AT-LOC表示某物体在何处或者某事物在何处发生。[例4] Harrywalkedontheroad. Thechairisbythedoor.②另一些短语描述的则是处所的改变或者移动的方向或路径，如：描述某事物来自何处的FROM-LOC；描述目的地的TO-LOC；描述轨迹或路径的PATH-LOC。[例5] Iwalkedfromheretoschoolyesterday. FROM-LOC Itfelltotheground. TO-LOC Thebirdsflewfromthelakealongtherivergorge.

FROM=LOC PATH-LOC自然语言处理-第8章语义和逻辑形式 这些处所角色可以归纳为两类：①表示任意状态值的角色，称为AT角色，如AT-LOC；②表示任意状态变化的角色，如FORM、TO、PATH。[例6] IthrewtheballtoJohn. TO-LOC IgaveabooktoJohn. TO-POSS IcaughttheballfromJohn. FROM-LOC IborrowedabookfromJohn. FROM-POSS

所有格 Theboxcontainsaball. AT-LOC Johnownsabook. AT-POSS与时间有关的角色，如AT-TIME、TO-TIME和FORM-TIME；[例7] Isawthecarat3o′clock. AT-TIME Iworkfromoneuntilthree. FROM-TIMETO-TIME用于一般状态改变的角色[例8] 温度变化：

Thetemperatureremainsatzero. AT-VALUE Thetemperaturerosefromzero. FROM-VALUE

识别上述这类角色的方法的相似之处都是看描述的是一般的值还是值在某范围内的改变。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式④当事者EXPERIENCER[例9] Johnbelievedthatitwasraining.

THEME

通常，由有生命的对象来充当EXPERIENCER，且该对象是处于句子所描述的心理状态中或者经历了某一心理过程。[例10]Johnsawtheunicorn.⑤受益者BENEFICIARY

通常，由有生命的人来充当EXPERIENCER，且某一特定的事情是专为这个人而做的。[例11] IrolledonthefloorforLucy. Findmethepapers! IgavethebooktoJackforSusan.

TO-POSS

自然语言处理-第8章语义和逻辑形式⑥工具INSTR

INSTR描述的是用于做某事的工具、原料或物力；[例12] Harrybrokethegrasswiththetelescope. Thetelescopebroketheglass. Iusedsomeflourtomakeacake. Imadeacakewithsomeflour.

当未指定AGENT时，INSTR有时可以作为表面上的主语，这主要取决于动词。尽管对于天然的物力可以有不同的分析，但它们也是属于INSTR范畴的。[例13] Thesundriedtheapples. Jackusedthesuntodrytheapples.

AGENT和INSTR可以合并为更一般的角色，这类角色称为CAUSAL-AGENT（表原因的施事者）。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式⑦共同施事者CO-AGENT通常，某动作的另一个施事者充当CO-AGENT。[例14] HenryliftedthepianowithJack.⑧

共同受事者CO-THEME[例15] Jackpaid$1tothemanforthebook. Jackboughtthebookfromthemanfor$1.在含有交换或其它复杂的相互作用的句子中，交换中涉及的另一个对象通常充当CO-THEME。另一种更一般化的解决方法是把这类句子当作是描述了两个事件的句子来分析。这两个事件中，一个作为主要事件（primaryevent），另一个则作为次要事件（secondaryevent）。[例16]Jackpaid$1tothemanforthebook.主要事件：Jackpaid$1totheman.次要事件：Jackreceivedthebookfromtheman.Jack：主要事件和次要事件的AGENT；$1：主要事件的THEME；theman：主要事件的TO-POSS，次要事件的FROM-POSS；thebook：次要事件的THEME。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式角色及子角色其它常用名称定义CAUSAL-AGENT 导致该事件发生的对象AGENT 有意的起因INSTR 导致该事件发生时使用的物力/工具THEME PATIENT 受该事件影响的事物EXPERIENCER 具有某感觉或处于某身体/心理状态的人BENEFICIARY 某动作是为这个人而做的AT 某一度量中的状态/值AT-LOC LOCATION当前的处所AT-POSS POSSESSOR当前的所有者AT-VALUE 当前的值AT-TIME 当前的时间TO 状态改变的最终的值TO-LOC DESTINATION最终的处所 TO-POSS RECIPIENT最终的所有者TO-VALUE 最终的值FORM 状态改变的最初的值FROM-LOC SOURCE 最初的处所FROM-POSS 最初的持有者FROM-VALUE 最初的值PATH 某事物行进的路径CO-AGENT 某动作中的第二个施事者CO-THEME 某交换中的第二个受事者图8.5部分语义角色自然语言处理-第8章语义和逻辑形式二、主题角色的分类

动词可以根据所需要的主题角色来分类，但为了更精确地分类，必须区分哪些角色是该动词密切相关的，而哪些不是。

那些由决定动词分类的成分实现的角色，是该动词的特性，称为该动词的内部角色（innerroles）。[例17]动词put的子类型是_np_pp:loc，因此，由put后面的介词短语实现的TO-LOC角色是动词put的内部角色。如何判定某角色是否是指定动词的内部角色？1）如果该角色是必须的，则它是内部角色；2）如果该角色是可选的，则依据这样一个规律：所有动词的任何一个内部角色至多有一个名词短语；如果该角色需要多个名词短语，它们之间必须用连接词来连接。[例18]JohnandIrantothestore. *JohnIrantothestore.Irantothestoreandtothebank.*Irantothestoretothebank.AGENT和TO-LOC都是动词run的内部角色。

动词通常由三个内部角色，而且在任何使用该动词的句子中至少都填充了一个角色。通常，某个特定的角色总是必须的，如对put而言TO-LOC总是必须的。典型地，THEME是必须的，而对于任何允许被动形式的动词，AGENT却总是可选的。自然语言处理-第8章语义和逻辑形式关于各种角色如何实现在句法上也是有限制的。Role RealizationAGENT 主动居中的主语；被动句中介词byTHEME 及物动词的宾语；非动作动词的主语INSTR 无施事者的主动句中的主语；介词withEXPERIENCER 无施事者的主动句中有生命的主语BENEFICIARY 及物动词的非直接宾语；介词forAT-LOC 介词in、on、beyond等等AT-POSS 所有格的名词短语；无施事者的句子中的主语TO-LOC 介词to、intoTO-POSS 介词to；某些动词的非直接宾语FROM-LOC 介词from、outof等等FROM-POSS 介词from图8.6主要角色的通常实现方式自然语言处理-第8章语义和逻辑形式下面是一些例句，其中的动词均用斜体标出，并根据它的变元（NP、PP或嵌入的S）所充当的角色来分类。Jackran.

AGENT

Jackranwithacrutch.

AGENT+INSTR JackranwithacrutchforSusan.

AGENT+INSTR+BENEFICIARYJackdestroyedthecar.

AGENT+THEMEJackputthecarthroughthewall.

AGENT+THEME+PATHJacksoldHenrythecar.

AGENT+TO-POSS+THEMEHenrypushedthecarfromJack′shousetothejunkyard.

AGENT+THEME+FORM-LOC+TO-LOCJackistall. Theicemelted.

THEME THEME

HenrybelievesthatJackistall.

EXPERIENCER+THEMESusanownsacar. Iaminthecloset.

AT-POSS+THEME THEME+AT-LOCJackenjoyedtheplay.

EXPERIENCER+THEME

Theballrolleddownthehilltothewater.

THEME+PATH+TO-LOC自然语言处理-第8章语义和逻辑形式①语言行为

句子的语气表明了说话者与对话所陈述的内容之间的关系。

表面的语言行为（surfacespeechact）指出所描述的命题将如何用于更新对话情景。语言行为的表示：每一种主要的句子类型由一个对应的运算符。该运算符将句子的解释作为一个变元。具体如下：ASSERT―该命题是被主张的。Y/N-QUERY―该命题是被质问的。COMMAND―该命题描述的是一个要执行的动作。WH-QUERY―该命题描述的是一个有待识别的对象。[例]①陈述句：Themanateapeach. LF：(ASSERT((PASTEAT)e1[AGENT(THEm1MAN1)] [THEME(Ap1PEACH1)]))②一般疑问句：Didthemaneatapeach？ LF：(Y/N-QUERY(PASTEAT)e1[AGENT(THEm1MAN1)] [THEME(Ap1PEACH1)]))③命令：Eatthepeach. LF：(COMMAND(EATe1[THEME<THEp1PEACH1>]))8.7语言行为和嵌入句自然语言处理-第8章语义和逻辑形式

特殊疑问句的表示

为了表示包含wh-项的名词短语的含义，定义了新的量词WH和HOW-MANY、HOW-MUCH。其中，WH表示该项代表了被询问的一个或多个对象；HOW-MANY对应于howmany；HOW-MUCH对应于howmuch。[例1] what

<WHo1ANYTHING> whichman

<WHm1MAN1> who

<WHp1PERSON>

注意，wh-项是作用域敏感的。[例2] Whoistheleaderofeverygroup？解释①：领导所有小组的那个人是谁？解释②：各个小组的领导分别是谁？[例3] Whatdidthemaneat？(WH-QUERY(<PASTEAT>e1[AGENT<THEm1MAN1>] [THEME<WHw1PHYSOBJ>]))自然语言处理-第8章语义和逻辑形式②嵌入句例如关系子句，它是对作为先行词的那个名词短语的复杂限制，因而不需要新的表示法。[例]Themanwhoateapeachleft.

(ASSERT (<PASTLEAVE>l1[AGENT<THEm1(&(MAN1m1) (<PASTEAT1>e1 [AGENTm1] [THEME<Ap1PEACH>]))]))自然语言处理-第8章语义和逻辑形式图8.7逻辑形式语言句法的形式定义UTTERANCE→（ASSERT

PROPOSITION）|（Y/N-QUERY

PROPOSITION）| （COMMAND

PROPOSITION）|（WH-QUERY

PROPOSITION）PROPOSITION→ （n-ARY-OPERATORPROPOSITION1...PROPOSITIONn）| （QUANTIFIERVARIABLE：PROPOSITIONPROPOSITION）| （n-ARY-PREDICATETERM1...TERMn）| （EVENT-STATE-PREDVARIABLE[ROLE-NAME

TERM]1... [ROLE-NAMETERM]n）TERM→ VARIABLE|（NAME

VARIABLENAME-STRING）| （PRO

VARIABLEPROPOSITION）1-ARY-OPERATOR→NOT|PAST|PERF|PROG|...2-ARY-OPERATOR→AND|BUT|IF-THEN|...QUANTIFIER→THE|SOME|WH|

|...VARIABLE→b1|man3|...1-ARY-PREDICATE→TYPE-PREDICATE|HAPPY1|READ1|...TYPE-PREDICATE→EVENT-STATE-PRED|(PLUR

TYPE-PREDICATE)|

MAN1|...EVENT-STATE-PRED→RUN1|LOVE3|GIVE1|HAPPY|...2-ARY-PREDICATE→ROLE-NAME|ABOVE1|...ROLE-NAME→AGENT|THEME|AT-LOC|INSTR|...NAME-STRING→″John″|″TheNewYorkTimes″|...自然语言处理-第8章语义和逻辑形式图8.8定义准逻辑形式语言句法的补充规则TERM→<QUANTIFIERVARIABLEPROPOSITION>TERM→<n-ARY-OPERATORTERM1...TERMn>n-ARY-PREDICATE→<m-ARY-OPERATORn-ARY-PREDICATE1...n-ARY-PREDICATEm>n-ARY-OPERATOR→{n-ARY-OPERATOR1...n-ARY-OPERATORm}QUANTIFIER→{QUANTIFIER1...QUANTIFIERm}n-ARY-PREDICATE→{n-ARY-PREDICATE1...n-ARY-PREDICATEm}TYPE-PREDICATE→{TYPE-PREDICATE1...TYPE-PREDICATEm}EVENT-STATE-PRED→{EVENT-STATE-PRED1...EVENT-STATE-PREDm}ROLE-NAME→{ROLE-NAME1...ROLE-NAMEm}自然语言处理-第8章语义和逻辑形式*8.8语义结构的定义：模型理论语义(semantics)

句子的含义，用逻辑形式语言来表示；形式语言中的语义含义，即逻辑形式语言本身的含义。它关注的是通过探讨语义对象的模型理论性质，即根据语义对象与集合的映射来定义语