VII Kommunizieren, Wahrnehmen und Handeln 22. Kommunizierende Agenten

Transkript

1 Übersicht I Künstliche Intelligenz II Problemlösen III Wissen und Schlußfolgern IV Logisch Handeln V Unsicheres Wissen und Schließen VI Lernen VII Kommunizieren, Wahrnehmen und Handeln 22. Kommunizierende Agenten 23. Praktische Verarbeitung natürlicher Sprache 24. Wahrnehmung 25. Robotik

2 Kommunikation als Aktion Grundlegende Nachrichten (z.b. Feindalarm) wird bei Tieren und oft auch bei Menschen mit standardisierten Zeichen kommuniziert. Darüberhinaus kann der Mensch durch Sprache auch sehr differenziert über fast alles kommunizieren, was er über die Welt weiss. Beispiel: Vorteile von Kommunikation in der WUMPUS-Welt: Informieren Fragen Antworten Bitten oder befehlen Versprechen oder verhandeln Bestätigen oder akzeptieren Austausch von Gefühlen oder Erfahrungen Dualer Zweck: Soziale Beziehungen schaffen oder verstärken

3 1. Aus Sprechersicht: Probleme der Kommunikation Wann soll ein Agent was sagen: Planungsproblem Versteht und beachtet der Zuhörer das Gesagte?: Indeterminismus 2. Aus Zuhörersicht: Schwierigkeit des Verstehens: Unsicherheiten, Planerkennung

4 Grundlagen der Sprache Unterschiede zwischen formalen und natürlichen Sprachen: Beschreibung der Grammatik durch BNF (Backus Naur Form) z.b. S NP VP mit {S, NT, T, R}. Typen von Grammatiken Typ 0: rekursiv aufzählbar (Bsp.-Regel: A B C) Typ1: kontextsensitiv (A B BA;Bsp.-Klasse:a n b n c n ) Typ2: kontextfrei (S a S b; a n b n ) Typ3: regulär (S as; a * b * )

5 Prozesse bei der Kommunikation Sprecher: 1. Intention 2. Generierung 3. Synthese Hörer: 4. Wahrnehmung (Spracherkennung) 5. Analyse (syntaktische, semantische, pragmatische Analyse; Diskurs-Integration) 6. Auflösen von Mehrdeutigkeiten 7. Einbettung Die Bedeutung von Sprache hängt nicht nur von den gesprochenen Wörtern, sondern auch von der Situation ab, in der sie geäußert werden.

6 Beispiel für die Prozesse bei der Kommunikation

7 Kommunkationstypen Telepathische Kommunikation (mit "Tell" und "Ask"): Kommunikation direkt auf der Ebene der internen Wissensrepräsentation. Während statische Symbole keine Probleme bereiten, gibt es welche bei dynamischen Symbolen. Außerdem kein Schutz vor Sabotage. Kommunikation mittels formaler Sprache. Erfordert Generierung (beim Sprecher) und Analyse (beim Zuhörer). Die Agenten können beliebige interne Wissensrepräsentationen haben. Problem: Wie bringen sie ihre Wissensbasen in Einklang? Agenten müssen nicht notwendigerweise in natürlicher Sprache kommunizieren.

8 Illustration der Kommunikationstypen

9 Kommunikations-Agent, der Befehle und Informationen empfangen kann

10 Formale Grammatik für Teilmenge von Englisch Wie bindend ist eine formale Grammatik für eine Sprache + eindeutig es ungramatische Sätze gibt. + Man kann mit der Grammatik aus einem endlichen Wortschatz unendlich viele korrekte Sätze bilden. - Grammatisch korrekte Sätze können trotzdem unverständlich sein (z.b. Bandwurmrelativsätze). - Es herrscht nicht unbedingt Einigkeit über die Grammatik einer Sprache, nicht? - Sprachen ändern sich. - Ungrammatische Äußerungen sein verständlich. - Grammatische Bewertungen sind nicht nur richtig oder falsch, sondern oft mehr oder weniger gut.

11 Sprache S 0 Lexikon: Einteilen der Wörter in Klassen: - Substantiv - Eigennamen - Verb - Adjektiv - Adverb - Pronomen - Artikel - Präposition - Konjunktion Die letzten vier Klassen werden auch geschlossen genannt, da es dafür nur eine kleine Anzahl von Wörtern gibt. Grammatik: kontextfreie Grammatik mit 5 Nichtterminalsymbolen für Satzteiltypen: S, NP, VP, PP, RelClause

12 Beispiel für Lexikon

13 Beispiel für Grammatik

14 Syntaktische Analyse Rekonstruktion der Satzstruktur aus den Wörtern (Parsen). Häufig gibt es zu einem Satz viele mögliche Parse-Bäume. Es gibt viele Parse-Strategien, z.b. Bottom-Up, Top-Down, Mischungen, Techniken des dynamischen Programmierens zum Vermeiden von Backtracking,... Man kann Parsen auch als logisches Inferenzproblem betrachten. Beispiel für nichtdeterministischen Bottom-Up-Parser (s. nächste Folie): Wähle Teilstring, wende inverse Regel darauf an, ersetze Symbole und wiederhole das solange, bis das Startsymbol S übrig bleibt. Bei Sackgassen: Backtracking.

15 Nichtdeterministischer Bottom-Up Parser

16 Beispiel: Nichtdeterministischer Bottom-Up Parser

17 Definite Klausel-Grammatik (DCG) Probleme mit Backus-Naur-Form: - Assoziation von Bedeutung mit Strings - Einbezug von kontextsensitiven Elementen Erweiterung der BNF zur Hornlogik. Alle BNF-Konstrukte (im wesentlichen "und" und "oder") können direkt übernommen werden. Nicht-Terminal-Symbole werden in einstellige Prädikate umgewandelt. Erweiterungen umfassen: Erweiterung von Nicht-Terminal-Symbolen durch Zusatz- Argumente, z.b. für die Semantik, die als mehrstellige Prädikate repräsentiert werden. Benutzung von Variablen auf der rechten Seite von DCG-Regeln. Erweiterung um beliebige logische Tests auf der rechten Seiten von DCG-Regeln

18 Konkret: Beispiele für DCG Abstrakt: Variablengebrauch: Beispiel für Erweiterung von DCG im Vergleich zu BNF (zusätzliche Argumente, Texte, Variablen):

19 Problem der Satzteil-Übereinstimmungen Mit diesen Techniken können auch ungrammatikalische Sätze generiert werden wie z.b. "Me smells a stench" (im Deutschen ist das Problem noch ausgeprägter). Um dieses auszuschließen, ist Zusatzwissen erforderlich. Wichtige Aspekte einer erweiterterten (augmented) Grammatik sind: Unterscheidung des Kasus (Nominativ, Genetiv, Dativ, Akkusativ) von Substantiven und Pronomen (I me). Übereinstimmung zwischen Subjekt und Hauptverb (I smells) im Satz Angabe, welche Kategorien von Verben erfordert werden (subcategorization).

20 Naive und parametriesierte Grammatik-Erweiterung Übereinstimmung des Kasus

21 Verb-Kategorisierung

22 Umsetzung der Verb-Kategorien in Grammatik verbspezifische Kategorie allgemeine Kategorie z.b.(zeit, Ort) Mehrdeutigkeit: I walked sunday (Zeit, Hund)

23 Beispiele für Parse-Tree mit Kategorien

24 Semantische Interpretation (1) Formale Sprachen haben meist eine kompositionelle Semantik, d.h. die Semantik eines zusammengesetzten Ausdrucks ergibt sich aus der Semantik der Komponenten. Obwohl in natürlicher Sprache die Semantik oft vom Kontext abhängt, kann man sie zunächst kompositionell auffassen und eventuelle Mehrdeutigkeiten später auflösen. Die Semantik wird als Erweiterung der Sprache durch zusätzliche "semantische" Argumente repräsentiert. Eine besondere Rolle spielen dabei Verben, da sie oft den Satz zusammenhalten und die übrigen Satzbestandteile als Argumente zu den Verben aufgefasst werden können. So hat z.b. das Verb "lieben" zwei Argumente: Subjekt und Objekt. Technisch kann man die Argumente zu einem Verb mit dem Lambda-Operator ausdrücken, z.b.

25 Lambda x Lambda y Lieben (x, y) Semantische Interpretation (2) "x liebt Mary": Lambda x lieben (x, Mary) "John liebt x": Lambda x lieben (John, x) "John liebt Mary": Lambda x Lambda y lieben (x,y) (John, Mary) "John liebt Mary": Lambda x lieben (x, Mary) (John) Letztlich hängt die semantische Interpretation von der intendierten Zielrepräsentation ab. Einfache Möglichkeiten umfassen Datenbankanfragen oder Expertensystemanfragen, da es dort nur eine begrenzte Anzahl von Strukturen gibt. Wenn Logik als Zielsprache gewählt wird, ist es günstig zunächst in eine Zwischenform (quasi-logische Form) und von dort in die Logik zu übersetzen.

26 Beispiele einer Grammatik mit Semantik-Angaben

27 Beispiele eines Parse-Baums mit semantischer Interpretation

28 Grammatik mit Semantik für John loves Mary

29 Zuordnung von syntaktischen zu quasi-logischen Formen

30 Parse-Tree mit Semantik für Every agent smells a wumpus.

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32 Pragmatische Interpretation Eine Aufgabe der pragmatischen Interpretation ist, den Kontext einer sprachlichen Äußerung zu intergrieren. Dazu gehören: Indexikale: Direkte Referenzen auf die gegenwärtige Situation wie "Ich", "Du", "Hier", "Jetzt". Anaphora: Referenzen auf Objekte, die vorher erwähnt wurden, z.b. "John ist hungrig. Er geht in die Mensa." Normalerweise werden Pronomen auf das letzte Substantiv mit passendem Kasus bezogen. Oft wird diese Regel aber durch inhaltliches Wissen überschrieben: z.b. "Das Kind bekam ein Spielzeug geschenkt. Es war glücklich."

33 Arten von Mehrdeutigkeiten: Auflösen von Mehrdeutigkeiten (1) Lexikalisch: Ein Wort mit mehreren Bedeutungen, z.b. "hot", "Zug",... Syntaktisch: Ein Satz(teil) mit mehreren Parse-Bäumen, z.b. "Ich rieche einen Wumpus in (2,2)." Sematisch: Ein Satz(teil) mit mehreren Bedeutungen, z.b. "coast road". referentiell: Ein Pronomen mit mehreren Bezugsobjekten. pragmatisch: Unklarheit zwischen Sprecher und Hörer über den Kontext. "Wir treffen uns nächsten Freitag." lokal: Ein Satzteil hat verschiedene Parse-Bäume, von denen nur einer in den Satz paßt. Allgemeine Vagheit: z.b. "Es ist kalt." Unklarheit über den Sprechakt: z.b. "Weißt Du wie spät es ist?" - "Ja".

34 Auflösen von Mehrdeutigkeiten (2) Auflösen von Mehrdeutigkeiten erfordert Wissen, was Menschen in der gegebenen Situation typischerweise haben, z.b. "Er sah Peter auf dem Flug nach New York." "Er deponiert sein Geld nicht auf einer Bank." Im allgemeinen erfordert das Auflösen von Mehrdeutigkeiten 4 Modelle: Weltmodell: Wahrscheinlichkeit, dass etwas gilt. Mentales Modell: Wahrscheinlichkeit, dass der Sprecher etwas dem Hörer kommuniziert. Sprachmodell: Wahrscheinlichkeit, dass der Sprecher bestimmte Worte gewählt hat, wenn er etwas Bestimmtes sagen wollte. Akustisches Modell: Wahrscheinlichkeit, daß bestimmte Laute geäußert werden, falls der Sprecher bestimmte Worte sagen will. Manchmal ist Sprache auch inhärent mehrdeutig, z.b. bei Witzen: "She critized his appartment so he knocked her flat."