Formalisation de la dynamique du langage à travers les grammaires d'interaction

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Formalisation de la dynamique du langage à travers les grammaires d’interaction

Mathieu Morey

To cite this version:

Mathieu Morey. Formalisation de la dynamique du langage à travers les grammaires d’interaction.

2007. �inria-00186754�

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D´epartement de formation doctorale en informatique Ecole doctorale IAEM Lorraine´ UFR STMIA

Formalisation de la dynamique du langage ` a travers les grammaires

d’interaction

M´ EMOIRE

pr´esent´e et soutenu publiquement le 25 juin 2007 dans le cadre du

Master Informatique de l’Universit´ e Henri Poincar´ e – Nancy 1

(sp´ecialit´e Traitement Automatique des Langues) par

Mathieu Morey

Composition du jury

Examinateurs : Dominique Méry Professeur à l’Université Henri Poincaré - Nancy 1 Noëlle Carbonell Professeur à l’Université Henri Poincaré - Nancy 1 Didier Galmiche Professeur à l’Université Henri Poincaré - Nancy 1 Claude Godart Professeur à l’Université Henri Poincaré - Nancy 1 Guy Perrier Professeur à l’Université Nancy 2

Encadrant : Guy Perrier Professeur `a l’Universit´e Nancy 2

Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications — UMR 7503

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Les grammairesd'interation sont unformalisme permettant defaire del'analyse syntaxique et sé-

mantiquedelalangue naturelle.Lesobjetssyntaxiquesdebase sontdesdesriptionsd'arbrespolarisées

quispéientpartiellementdesarbressyntaxiques.

DynamiSyntax estunformalisme d'analysesémantique,danslequellasyntaxeontraintlaroissane

d'unestruturesémantique.Lesobjetssémantiquessontdesdesriptionsd'arbresavedesressouresqui

spéientpartiellementdesarbressémantiques.

Alorsquelesgrammairesd'interationn'ontpasenorededimensionsémantiquexée,DynamiSyntax

soured'uneformulationproéduraledondiileàmanipuler.Nousproposonsdonunepremièreten-

tativedeformulationdélarativepourDynami Syntaxengrammairesd'interation.

Cettetentativemetenlumière plusieurstypesdediérenesentreles deuxformalismes, dontertaines

semblentsurmontables. Nousonluons surlessolutionspossiblesetles perspetivesouvertesparette

étude.

Mots-lés:grammairesd'interation,DynamiSyntax, desriptionsd'arbres,analysesémantique

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Remeriements

Jetiensàremerier:

GuyPerrier pour sadisponibilité, sonéoute, sarigueursientique et lalibertéqu'ilm'a laissée

dansetravaildereherhe

BrunoGuillaume,JosephLeRouxetYannikParmentierpourleursréponsestoujoursjudiieuses,

àlafoissurleslogiielsqu'ilsdéveloppent(LeoparetXMG) etsurmonsujetd'étude

RuthKempsonetClaireBeyssade,quiontréponduàmesnombreusessolliitationsetyontfourni

desréponsesaussiomplètesquepossible

l'ensembledesmembresduprojetCalligramme,quim'aaueillietformeunenvironnementsien-

tiqueethumaindegrandequalité

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Introdution 1

1 Les grammairesd'interation 3

1.1 Grammairesd'interationetanalysesyntaxique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.1 Analyseenonstituants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.2 Analyseengrammairesatégorielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.1.3 Analyseengrammairesd'interation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2 Desriptionsd'arbrespolariséeset reherhedemodèles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.1 Desriptionsd'arbres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.2 Polarités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.2.3 Reherhedemodèles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3 Fontionnementonret . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.3.1 XMG,leompilateurdemétagrammaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.3.2 Leopar,l'analyseursyntaxiqueéletrostatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2 DynamiSyntax 10 2.1 Intuitiongénéraleetmotivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2 Prinipesetdéroulementd'uneanalyse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.2.1 Pointdedépartet prinipesgénéraux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.2.2 Déroulementd'uneanalysesimple:Mariedort.. . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.2.3 Complémentspourtraiterdesphénomènesplusomplexes. . . . . . . . . . . . . . 16

2.3 Outilsformels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.3.1 Lalogiqued'arbresnis(LOFT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.3.2 L'epsilon-alul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3 DynamiSyntax à la modedes grammairesd'interation 20 3.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.2 D'uneformulationproéduraleàuneformulationdélarative . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.2.1 Intuitionet premièreapprohe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.2.2 Exemple:analysedeMariedort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.2.3 Leproblèmederedondane,sessolutionsetleursonséquenes . . . . . . . . . . . 26

3.3 Fatorisationdulexiqueparéritured'uneméta-grammaire . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.4 Limites del'expérimentationonrètedeetteapprohe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

(6)

3.4.1 Problèmesd'implantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.4.2 Couverturedelagrammaire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4 EntreDynami Syntax etgrammairesd'interation :marges de progrès, divergenes

forteset questionsen suspens 30

4.1 Desriptionsd'arbres:LOFTversusIG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.2 LinéaritédeDynamiSyntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.3 Leszonesd'ombredeDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Conlusion 33

A Arbres intermédiaires de l'analyse de Marie dort 34

Bibliographie 36

(7)

Le but ultime du Traitement Automatique des Langues(i-aprèsTAL) est de donner àlamahine

laapaitéde langage,qui est desavoirassoier àune forme(un énonéoral ouérit) unsensouplus

exatementune représentationdusens.Cetteapaitéest traditionnellementséparéeendeux proessus

inverses: l'analyseet lagénération.L'analyseorrespondàl'appliationdetraitementsàunénonéen

languenaturellepourobtenirune représentationdesonsensmanipulableparlamahine,donformelle

etsipossiblenon-ambiguë.Lagénérationorrespondàlatransformationd'informations formellesenun

énonéenlanguenaturelle quivéhiuleesinformations.Lepassagedel'énoné àlareprésentationfor-

melleetréiproquementsefaitparunesuitedetraitementsquionernentdiérentsniveaux:phonétique

(pour simplier,les sons),morphologie (les mots),syntaxe(les groupesde mots),sémantique(lesens)

et pragmatique(l'universréel) 1

.Plus partiulièrement, lestrois derniersniveaux apparaissenttrès liés

entreeux,danslesensoù,premièrement,àlasuitedeMontaguedenombreusesthéoriesonsidèrentque

lasémantiquepeutêtredéduitepassivementdelasyntaxe,deuxièmement,denombreuxphénomènes

sontonsidérésommesesituantàl'interfaeentresyntaxeetsémantique,troisièmement,lasémantique

requiertfréquemmentdesinformationsdelapragmatique.

Atuellement, de nombreux formalismes grammatiaux portent sur la syntaxe, 'est-à-dire sur les

relationsgrammatiales existant entre des motsou groupesde mots. Le prinipe de ompositionnalité

établitquelesensd'ungroupedemotsestfontiondusensdehaundesmots.Ceprinipeestunpostulat

ommun à tous les formalismes, mais il peut être réalisé de diérentes façons plus ou moins rigides.

En onséquene l'analyse syntaxique, terminée ou en ours, guide plus ou moins fortement l'analyse

sémantiquedanslaplupartdesextensionssémantiquesproposéespourlesformalismesexistants.

Parmi es formalismes, les grammaires d'interation [Per03℄ (i-après IG pour Interation Grammars)

sontsurtoutonçues,développéeset expérimentéesenanalysesyntaxique,etleurdimensionsémantique

n'estpasenorelairementxée[Per05℄.Lesgrammairesd'interationsontfondéessurdeuxidéesfores:

unegrammaireestunsystèmedeontraintes,etlaompositionsyntaxiqueestontrléeparunsystème

depolarités.

Cesdeuxnotionssontauoeurd'unautreformalismegrammatialappeléDynamiSyntax[KMVG01℄

(i-aprèsDS),qui permet de fairedel'analyse sémantiqueet de lagénération.Ce formalisme est fondé

psyholinguistiquementet viseàêtre leplusdèlepossibleàl'essene mêmede laapaitéde langage,

dontunedesaratéristiquesestlalinéarité.Lapenséen'estpaslinéaire:lesoneptssontorganiséset

reliéslesunsauxautres,equel'onmodélisesousformedegraphe.Maislelangage,lui,estlinéaire:un

énoné,qu'il soit oralou érit, est unesuession de mots(oud'unités de sens).À l'oral,les sonssont

produitsetentenduslesunsaprèslesautres;àl'érit lesmotssonttraéset luslesunsaprèslesautres

(degauheàdroite,dedroiteàgauhe,dehautenbasvoiredebasenhautselonlesultures).Dynami

Syntaxreprendetteidéedelinéaritéenfaisantémergerprogressivement,aufuretàmesuredelaleture

d'un énoné, une struture sémantique. En fait, 'est l'appliationsuessive de règlesnon lexialisées

etd'ationslexialesquifaitroîtreetenrihitlastruturesémantiqueorrespondantàl'énonélu.Ces

règles et es ations lexiales enrihissent la struture émergente ave deux types d'information : des

ontraintessursaformenaleetdesrequêtesouapportsd'informations,avepourimpératifqu'auune

requêted'informationneresteinsatisfaite danslastruturenale.

1

Pour unpanoramalair et plusomplet,voirl'introdution au TAL deJean Véronis,disponibleà http://www.up.

univ-mrs.fr/~veronis/our s/I NFZ1 8/ve ron is-INFZ 18.p df.

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On retrouve bien ii les deux idées fores des IG, et 'est justement ette proximité qui motive le

présenttravail.

Après avoirprésenté les IG dans le hapitre 1 et DS dans le hapitre 2, nous tentons dans le

hapitre 3delesfaireonverger(surlabase deleurssimilarités)an demieux formaliserDSennous

appuyantsurleadrefourniparlesIG.Assez vite,nousonstatonsqu'unepremièreapprohenaïve

nesut paset nousenexpliquonslesraisonsdanslehapitre 4.

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Les grammaires d'interation

1.1 Grammaires d'interation et analyse syntaxique

Lesgrammairesd'interation(IG)sontunformalismegrammatialinitialementonçupourmodéliser

lasyntaxedeslangues[Per02℄.Pluspréisément,lesIGsontunranementdesgrammairesatégorielles

(i-aprèsCG pour CategorialGrammars), ranement doublé d'un hangement depointde vue. Alors

quelesCGappartiennentàequePullumet SholzappellentlaGenerative-EnumerativeSyntax [PS01℄

(unénonéestorretsiunesuitededérivationsàpartird'axiomespermet delegénérer),lesIGappar-

tiennentàlaModel-Theoreti Syntax (unénonéest orrets'il enexisteunmodèlequi satisfaittoutes

lesontraintesdelagrammaire).PourelalesIGutilisentlanotiondedesription d'arbre suivantainsi

l'idée développée par Vijay-Shanker[VS92℄ pourles grammaires d'arbres adjoints(i-après TAG pour

TreeAdjoiningGrammars).

L'analysesyntaxique est l'étude desrelations grammatiales existantentre des motsou groupesde

mots.Ilexistedenombreuxformalismesd'analysesyntaxiqueplusoumoinsomplexesetplusoumoins

étroitementliésàdiérentesthéorieslinguistiques,aussinousontenterons-nousd'illustrernotrepropos

dansettesetionparunexemplesimple:JeanaimeMarie.

1.1.1 Analyse en onstituants

Lafaçonla plussimplede traiteret exempleest d'eetuerune (traditionnelle) analyseen onsti-

tuants.

Soit la grammaire hors-ontexte dénie par les règles de la gure1.1, où NP signie Noun Phrase

(groupe nominal), VP Verb Phrase (groupe verbal), tV transitive Verb (verbe transitif), S sentene

(phrase).Cettegrammairefaitpartiedesgrammairesditesde onstituants,danslesquelles desrèglesde

S → ^NP^VP

VP → ^tV^NP

NP → ^Jean

tV → ^aime

NP → ^Marie

Fig.1.1Règlesdegrammairehors-ontextepourJeanaimeMarie

grammaire(souventnombreuses)indiquentquelleatégoriepeutseombineravequelleautreatégorie

pourformerunetroisièmeatégorie.

PourlaphraseexempleJeanaimeMarie,onadonl'arbred'analysesyntaxiquehors-ontextede

lagure1.2.

CetteanalysearboresentemetenévidenequeJeanestenpositiondesujetetMaried'objet

duverbetransitifaime.

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S

NP VP

Jean tV NP

aime Marie

Fig.1.2Arbred'analyse syntaxiquehors-ontextepourJeanaimeMarie

1.1.2 Analyse en grammaires atégorielles

Leproblème majeurdesgrammaires hors-ontexteest laprésenede règlesnonlexialisées,'est-à-

direde règles qui ne ontiennent que desnon-terminaux. Si la grammaire est omplètementlexialisée

(unmotpouvantlexialiserplusieursrègles),pourunénonédonnéonpeutalulerlenombremaximum

d'analysespossiblesenfaisantle produit dunombrederèglesassoiées àhaquemotparlenombrede

motsdel'énoné.Silagrammairen'estpaslexialisée(enfait,siellen'estpaslexialisable),onnepeut

plusêtreertaindunombred'analysespossibles,aronnepeutpassavoiravantl'analysedequellesrègles

delagrammaireonaurabesoinauoursdeelle-i.Lanon-lexialisationintroduit del'indéterminisme.

La solutionest don d'érire des grammaires lexialisées.Pour ela, Bar-Hillelet Adjukiewiz [Adj35℄

ontdéveloppélesgrammairesatégorielles,dontleprinipeestd'assoieràhaqueentréelexialeuneou

plusieursatégoriessyntaxiques.Uneatégorieestvueommeunefontionquis'appliqueàuneatégorie

pourenformerunetroisième. Toute l'informationsurlespossibilitésdeombinaisondehaquemotest

donontenueintégralementdanslaoulesatégoriesquiluisontaetées,entenantomptede l'ordre

desmotsdanslaphrase.

Corollairement, lesCGet 'est ette aratéristiquequi enguide leproessus de omposition

onsidèrentlessyntagmesommedesressouresonsommables,ertainesressouresétantattendues(on

modéliseelaparunepolariténégative)etd'autresdisponibles(polaritépositive).Dansetteperspetive,

unephraseestbienforméesitouteslesressouresattenduesparhaundessyntagmesquilaomposent

sont rendues disponibles par les autres syntagmes, et si toutes les ressoures oertes par haun des

syntagmessontonsomméesparlesautressyntagmes.Alors,labonneformationd'unephraseserésume

àlaneutralisationdespolaritésopposées.Intuitivement,unverbetransitif diretabesoin,pourformer

unephraseorrete,d'ungroupenominal(i-aprèsGN)àgauheetunàdroite.Don,siunephraseest

onstituéed'un verbe transitif diret et de deux GN (l'un àgauhe et l'autre à droite), les ressoures

fournies par es GN sont onsommées par le verbe transitif diret et les ressoures attendues par e

derniersontdisponibles:lespolaritéssontneutralisées.

EnCG,ondénitlaatégoriedehaquemotàpartirdesatégoriesdebasespoursentene(phrase),

nppournounphrase (groupenominal),ainsiquen pournoun(dontnousn'avonspasbesoinpournotre

exemple).Onadonpourlesmotsdenotreexemplelesatégories:

aime (np\ ^s)/ ^np

Jean np

Marie np

UnverbetransitifommeaimedoitseombineràsadroiteaveunGN(/ ^np),^puis^à^sa^gauhe

aveunautreGN(np\^),^pour^donner^une^phrase^(s).

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Jean aime Marie

np (np\ ^s)/ ^np ^np

np (np\ ^s)

s

Fig.1.3AnalyseatégorielledeJeanaimeMarie

1.1.3 Analyse en grammaires d'interation

Les IG reprennent ette idée de polarités en la desendant du niveau des syntagmes à elui des

traits grammatiaux utilisés pour dérire les syntagmes (les parties du disours, le genre, la fontion

syntaxique...).

Ainsidansl'exemplepréédent,haundesdeuxGNdemandeunefontionsyntaxique(f unct←?^),^et^le

verbedemandedeuxGNet fournitàl'unlafontionsujet(f unct→subj⁾^et ^à^l'autre ^la^fontion^objet

(f unct→obj^).^C'est^e^qui^est ^représenté^par^lesdesriptionsd'arbresrassembléesdanslagure1.4,le résultatdel'analyseétantl'arbreneutralisé1.5.Danslasetionquisuit,nousprésentonsunpeuplusen

détaillanotiondedesriptiond'arbreetlesystèmedepolarités.

1.2 Desriptions d'arbres polarisées et reherhe de modèles

1.2.1 Desriptions d'arbres

Une desription d'arbreest unensemble de noeuds et de relations de domination et de préédene

entreesnoeuds.Dansleasd'unarbresyntaxique,lesnoeudsreprésententdessyntagmesetlesrelations

desontraintesrelativesentre es syntagmes.Les propriétés morphosyntaxiques de es syntagmes sont

expriméespardesstruturesdetraitsattahéesauxnoeuds, ommenousl'avonsfaitdanslagure1.4.

Lesrelationsentrelesnoeudsd'unedesriptionpeuventêtredequatretypes,distinguésgraphiquement

parlestyledetraitslesreprésentant:

dominationimmédiate: A > B ^signie^que^le^noeudAêst^le^père^du^noeudB^,ê^quiêst^représenté

paruntraitontinu.Syntaxiquement,elasigniequelesyntagmeB êstûnônstituantîmmédiat

deA^.^On^peut^ger^l'ensemble^des^ls^d'un^noeudA^à^l'aide^de^la^relationA > A¹, A², . . . , Ap^.^Cette

relationsigniequelenoeudAâêxatementp^ls, êt^donsyntaxiquementqueAâêxatementp

onstituantsimmédiats.

dominationsous-spéiée: A >^∗B ^signie^que ^le^noeud B êst ^dans^le ^sous-arbreîssu^de A ^àûne

profondeurindéterminée,equiestreprésentéparuntraitdisontinu.Àlalimite,B^peut^s'identier

àA^.Syntaxiquement,elasigniequelesyntagmeB êst înlus ^dansA ^àûne ^profondeurîndéter-

minée, e qui permet d'exprimer àlafois une dépendane syntaxique nonbornéeet lapossibilité

d'appliquerdesmodieursàunsyntagme.Deplusamplesdétailssontexposésdans[Per05℄.

préédene immédiate: A ≺ B ^signie ^que ^le ^noeud A ^préède immédiatement le noeud B ^dans

l'ordre linéaire des noeuds, e qui est représenté par une èhe ontinue. Syntaxiquement, ela

signiequelesyntagmeA^préèdeimmédiatementlesyntagmeB ^dans^l'ordre^linéaire^des^mots^de

laphrase.

préédene sous-spéiée: A≺^∗B ^signie^que^le^noeud A^préède^le^noeudB ^dans^l'ordre^linéaire

des noeuds, e qui est représenté par une èhe disontinue. Syntaxiquement, elasignie que le

syntagmeA ^préède^le^syntagmeB ^dans^l'ordre^linéaire^des^mots^de^la^phrase.