Einführung in die Linguistik, Teil 4

Transkript

1 Einführung in die Linguistik, Teil 4 Syntax - Die Auflösung syntaktischer Ambiguitäten beim menschlichen Sprachverstehen Markus Bader, Frans Plank, Henning Reetz, Björn Wiemer Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 1/44

2 Einleitung Fragestellung Wie wird einem Satz beim Sprachverstehen eine syntaktische Struktur zugewiesen? Wie werden syntaktische Ambiguitäten beim Sprachverstehen aufgelöst? Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 2/44

3 Parsing Die Zuweisung einer syntaktischen Struktur an einen Satz bezeichnet man als PARSING. Einen Mechanismus oder einen Prozeß, der eine syntaktische Struktur berechnet, bezeichnet man dementsprechend als PARSER. Diejenigen Prozesse im menschlichen Gehirn, die für das Berechnen syntaktischer Strukturen zuständig sind, bezeichnet man als MENSCHLICHEN PARSER. Auch im Bereich der Computerwissenschaft ist Parsing ein häufig wiederkehrendes Problem: Beispielsweise beinhaltet die Anzeige jeder Webpage einen Parsingprozeß (der das anzuzeigende HTML-File parst). Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 3/44

4 PP-Ambiguitäten Frage: Wie kann unsere Grammatik die in Satz (1) enthaltene Ambiguität darstellen? (1) I saw the man with the binoculars (2) a. Das Fernglas war das Instrument des Sehens. b. Der Mann, den ich sah, hatte eine Fernglas. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 4/44

5 Erweiterungen unserer PS-Grammatik Präpositionalphrasen (1) a. the bakery around the corner b. the boy with the hat c. a chapter of this book Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 5/44

6 Präpositionalphrasen und Merge 1 (1) the bakery around the corner Det the + N corner = NP Det N the corner P around + NP Det N the corner = PP P around Det NP N the corner Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 6/44

7 Präpositionalphrasen und Merge 2 Det the NP N bakery + PP P around Det NP N = the corner Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 7/44

8 Präpositionalphrasen und Merge 3 = NP Det the NP N bakery P around PP Det NP N the corner Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 8/44

9 Phrasenstrukturregeln für PPs (1) a. the bakery around the corner b. the boy with the hat c. a chapter of this book (2) PP PNP (3) a. NP Det N b. NP NP PP Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 9/44

10 PPs in VPs 1 (1) a. The dog may sleep. b. The dog may sleep in the cabin. I may + VP sleep = I I VP may sleep Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 10/44

11 PPs in VPs 2 (1) a. The dog may sleep. b. The dog may sleep in the cabin. NP Det N the dog + I I may VP sleep = IP NP Det N I I VP the dog may sleep Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 11/44

12 PPs in VPs 3 (1) a. The dog may sleep. b. The dog may sleep in the cabin. VP sleep + PP P in Det the NP N cabin = VP VP sleep P in PP Det NP N the cabin Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 12/44

13 Erweiterte PS-Grammatik (1) PP PNP (2) NP NP PP (3) VP VP PP Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 13/44

14 PP-Ambiguität 1 (1) I saw the man with the binoculars Det the NP N man NP P with PP Det NP N the binoculars Der Mann hat ein Fernglas. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 14/44

15 PP-Ambiguität 2 (1) I saw the man with the binoculars V saw VP NP Det N VP P with PP Det NP N the man the binoculars Das Fernglas ist das Instrument des Sehens. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 15/44

16 Globale Syntaktische Ambiguitäten (1) Max gefällt Maria. (2) a. Dem Max gefällt die Maria. b. Der Max gefällt der Maria. Satz (1) ist global ambig, denn auch nach Verarbeiten des gesamten Satzes kann man nicht entscheiden, welche NP das Subjekt ist und welche NP das Objekt. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 16/44

17 Globale Ambiguität: Beispiele (1) I saw the man with the binoculars. (2) I heard that Mary died before Grandfather came back. (3) Ich kenne den Diener des Grafen, der vor dem Hotel steht. (4) Maria sagte, dass man ihr Geld geklaut hat. (5) Ich weiss nicht, welche der Tanten Maria besuchen wird. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 17/44

18 Lokale Syntaktische Ambiguitäten (1) Max gefällt unserer Mutter. (2) Max gefällt unsere Mutter. Die beiden Sätze (1) und (2) sind lokal ambig. Hat man nur die ersten beiden Wörter gelesen oder gehört, kann man nicht entscheiden, ob Max das Subjekt oder das Objekt ist. Das Wort nach gefällt beendet die lokale Ambiguität. unserer desambiguiert den Satz zugunsten einer Subjekt-Objekt-Struktur. unsere desambiguiert den Satz zugunsten einer Objekt-Subjekt-Struktur. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 18/44

19 Garden-Path-Sätze 1 (1) Ich glaube, dass Max zugunsten von Tim etwas unternommen... (2) Ich glaube, dass Max zugunsten von Tim etwas unternommen wurde. (3) Ich glaube, dass Max zugunsten von Tim etwas unternommen hat. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 19/44

20 Garden-Path-Sätze 2 (2 ) Ich glaube, dass [Max zugunsten] [von Tim] etwas unternommen wurde. (3 ) Ich glaube, dass [Max] [zugunsten von Tim] etwas unternommen hat. (2 ) [Max zugunsten] wurde [von Tim] etwas unternommen. (3 ) [Max] hat [zugunsten von Tim] etwas unternommen. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 20/44

21 Garden-Path-Sätze 3 Garden-Path-Sätze enthalten eine lokale syntaktische Ambiguität; d.h., ab einem bestimmten Wort n sind zwei oder mehr syntaktische Analysen möglich.... werden durch ein späteres Wort m, m > n, wieder eindeutig.... sind unter der präferierten Desambiguierung schwierig zu verstehen.... heißen deshalb Garden-Path-Sätze, weil sie den Parser in die Irre führen (to lead someone down the garden-path = jemanden in die Irre führen ) Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 21/44

22 Garden-Path-Sätze 4 (1) Ich glaube, dass Max zugunsten von Tim etwas unternommen wurde. Die Ambiguität beginnt mit dem Wort Max: Analyse 1: Max = Subjekt Analyse 2: Max = Objekt der Postposition zugunsten Die Ambiguität endet mit dem letzten Wort wurde: Dieses Wort ist nur mit Analyse 2 vereinbar. Am Punkt der Desambiguierung kommt es zu Verarbeitungsschwierigkeiten: Die präferierte Analyse ist Analyse 1, aber das letzte Wort widerspricht dieser Analyse. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 22/44

23 GP-Sätze als Werkzeug 1 Garden-Path-Sätze stellen ein wichtiges Werkzeug für die Erforschung des menschlichen Parsers dar: (1) Max gefällt Maria. Im Falle eines global ambigen Satzes muß man Versuchspersonen explizit fragen, welche der möglichen Lesarten sie präferieren. Man erhält also nur off-line Daten, die auf Introspektion beruhen. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 23/44

24 GP-Sätze als Werkzeug 2 (2) Max gefällt unserer Mutter. (3) Max gefällt unsere Mutter. Lokal ambige Sätze kann man einfach lesen lassen und dabei messen, ob unter einer der möglichen Desambiguierungen Schwierigkeiten auftreten (beispielsweise durch Messung von Blickbewegungen). Der Satz, für den Schwierigkeiten auftreten, ist ein Garden-Path-Satz. Das Wissen, welche von mehreren möglichen Strukturen bevorzugt wird, erlaubt Rückschlüsse auf die Arbeitsweise des menschlichen Parsers. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 24/44

25 Garden-Path-Sätze: Beispiele (1) The horse raced past the barn fell down. (1 ) The horse raced past the barn and fell down. (1 ) The horse that was raced past the barn fell down. (2) The cotton clothing is made of grows in Missisippi. (2 ) The cotton clothing is made of cotton from Missisippi. (2 ) The cotton that clothing is made of grows in Missisippi. (3) Ich weiss, dass Fritz die Oma geholfen hat. (3 ) Ich weiss, dass Fritz die Oma unterstützt hat. (3 ) Ich weiss, dass dem Fritz die Oma geholfen hat. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 25/44

26 Garden-Path-Sätze: Experimente Die bisherigen Beispiele für Garden-Path-Sätze führten zu so gravierenden Verarbeitungsproblemen, dass die Verarbeitungsschwierigkeiten am Punkt der Desambiguierung bewußt wahrnehmbar waren. Es gibt aber auch viele leichte Garden-Path-Effekte, die man kaum mehr bewußt wahrnehmen kann, und die deshalb experimentell untersucht werden müssen. Im folgenden werden wir die sog. Garden-Path-Theorie von Frazier und Rayner (1982) betrachten, eine Theorie, die eine Fülle weiterer Untersuchungen zum Thema menschliches Parsen nach sich gezogen hat. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 26/44

27 The Garden-Path Theory 1 Grundannahmen von Frazier & Rayner (1982) Der menschliche Parser arbeitet INKREMENTELL: Jedes Wort wird sofort, nachdem es gelesen oder gehört wurde, syntaktisch analysiert, d.h. in einen Phrasenstrukturbaum eingefügt (vgl. die Hypothese der Immediacy of Interpretation ). Der menschliche Parser arbeitet SERIELL: Bei Antreffen einer syntaktischen Ambiguität im Input entscheidet er sich für eine der möglichen Strukturen und verfolgt nur diese eine Struktur weiter. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 27/44

28 The Garden-Path Theory 2 Grundannahmen von Frazier & Rayner (1982) Die Entscheidung, welche Struktur weiterverfolgt wird, erfolgt ausschließlich aufgrund syntaktischer Information. Es gibt zwei Parsing-Prinzipien - MINIMAL ATTACHMENT und LATE CLOSURE - die darüber entscheiden, welche Struktur präferiert weiterverfolgt wird. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 28/44

29 The Garden-Path Theory 3 Ein serieller Parser benötigt zwei Verarbeitungsstufen: Analyse: Die Zuweisung einer syntaktischen Struktur an den Input (Input = Kette von Wörtern). Ambiguitäten werden während der Analysephase aufgrund der Parsingprinzipien zugunsten einer der möglichen Strukturen aufgelöst. Reanalyse: Reanalyse ist nur dann notwendig, wenn späteres Material mit der initialen Struktur nicht kompatibel ist. M.a.W., Reanalyse benötigt man für Garden-Path-Sätze, um doch noch die korrekte Struktur zu finden. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 29/44

30 Minimal Attachment Minimal Attachment Attach incoming material into the phrase-marker being constructed using the fewest nodes consistent with the wellformedness rules of the language. Beispiel Minimal Attachment: The wife will claim the inheritance. Non-Minimal Attachment: The wife will claim the inheritance belongs to her. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 30/44

31 Minimal Attachment in Aktion 1 (1) The wife will claim... NP Det IP N I I VP the wife will V claim Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 31/44

32 Minimal Attachment in Aktion 2 (1) The wife will claim the... NP the wife IP I will I VP V NP NP the wife IP I will I VP V IP claim Det claim NP the Det the Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 32/44

33 Minimal Attachment in Aktion 3 (1) The wife will claim the inheritance... NP the wife IP I I will V claim VP Det NP N the inheritance Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 33/44

34 Minimal Attachment in Aktion 4 (1) The wife will claim the inheritance belongs... IP NP I the wife I will V claim VP Det NP N V belongs the inheritance Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 34/44

35 Minimal Attachment in Aktion 5 (1) The wife will claim the inheritance belongs... IP I I VP will V IP claim NP NP the wife Det N VP V the inheritance belongs Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 35/44

36 Attachment-Sätze Short Minimal Attachment: The lawyers think his second wife will claim the inheritance. Non-Minimal Attachment: The second wife will claim the inheritance belongs to her. Long Minimal Attachment: The lawyers think his second wife will claim the entire family inheritance. Non-Minimal Attachment: The second wife will claim the entire family inheritance belongs to her. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 36/44

37 Ergebnisse für Attachment-Sätze Tabelle 1: Mean Reading Time per Letter (msec) for Each of the Four Attachment Sentence Versions Nonminimal A. Minimal A. Mean Long Short Mean Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 37/44

38 Late Closure Late Closure When possible, attach incoming lexical items into the clause or phrase currently being processed (i.e., the lowest possible nonterminal node dominating the last item analyzed). Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 38/44

39 Closure-Sätze Short Late Closure: Since Jay always jogs a mile this seems like a short distance to him. Early Closure: Since Jay always jogs a mile seems like a very short distance to him. Long Late Closure: Since Jay always jogs a mile and a half this seems like a short distance to him. Early Closure: Since Jay always jogs a mile and a half seems like a very short distance to him. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 39/44

40 Ergebnisse für Closure-Sätze Tabelle 2: Mean Reading Time per Letter (msec) for Each of the Four Closure Sentence Versions Early Closure Late Closure Mean Long Short Mean Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 40/44

41 Frazier & Rayner (1982): Zusammenfassung Die Ergebnisse von Frazier & Rayner (1982) zeigen: Es gibt sowohl Evidenz für Late Closure als auch für Minimal Attachment. Die Schwere des Garden-Path-Effekts, der bei nicht-präferierter Desambiguierung auftritt, hängt von der Länge der ambigen Region ab: Ist die desambiguierende Region länger, ist der Garden-Path-Effekt schwerer. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 41/44

42 Frazier & Rayner (1982): Diskussion 1 Können wir aus den Ergebnissen von Frazier & Rayner (1982) schließen, dass syntaktische Ambiguitäten ausschließlich aufgrund syntaktischer Informationen aufgelöst werden? Falls ja, würde dies für die informationelle Einkapselung des Parsers sprechen Die Antwort muss aber nein lauten: Die Ergebnisse sind zwar mit informationeller Einkapselung kompatibel, schließen das Gegenteil aber nicht aus. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 42/44

43 Frazier & Rayner (1982): Diskussion 2 Grund: Das Experiment von Frazier & Rayner (1982) hat viele Faktoren nicht berücksichtigt, die dafür verantwortlich sein könnten, warum die eine Struktur der anderen vorgezogen wird: a Die Frequenz der alternativen Strukturen Die semantische Plausibilität der alternativen Strukturen Verbspezifische Präferenzen bezüglich des Objekts: Wird ein Verb wie to jog eher transitiv (= mit direktem Objekt) oder eher intransitiv (= ohne Objekt) verwendet? Will ein Verb wie to think eher eine NP oder einen Satz als Objekt? a Das ist das Schicksal der meisten Pionier-Experimente. Einführung in die Linguistik, Teil 4 p. 43/44

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