[ تعرٌف على ] القواعد الاحتمالية الخالية من السياق # اخر تحديث اليوم 2024-04-28

تم النشر اليوم 2024-04-28 | القواعد الاحتمالية الخالية من السياق

القواعد الموزونة الخالية من السياق

تعد القواعد الموزونة النحوية الخالية من السياق (ق.م.خ.س) فئة عامة أكثر من القواعد الخالية من السياق، حيث يكون لكل إنتاج وزن رقمي مرتبط به. وزن شجرة تحليل معينة في ق.م.خ.س هو المنتج (أو المجموع ) لجميع أوزان القاعدة في الشجرة. يتم تضمين وزن كل قاعدة كلما استخدمت القاعدة في الشجرة. وهناك حالة خاصة تكون فيها ق.م.خ.س هي ق.خ.س، عندما تمثل الأوزان المرفقة مع الانتاجات هي (لوغاريتمات ) الاحتمالات.

تطبيقات

فضلاً عن التطبيقات في اللغات الطبيعية، فإن القواعد الاحتمالية الخالية من السياق تطبق أيضاً في التنبؤ ببنية الحمض النووي الريبي.

تعريفات

الاشتقاق: عملية التوليد العكسي للجمل من خلال القواعد. التجزئة: العثور على الاشتقاق الصحيح آلياً. شجرة التحليل: محاذاة القواعد مع التسلسلات الموجودة.

بناء القواعد

يتم تمثيل القواعد النحوية الخالية من السياق كمجموعة من القواعد المستوحاة من محاولات نمذجة اللغات الطبيعية. القواعد مطلقة ولها تمثيل بناء جملة نموذجي يعرف باسم صيغة باكوس نور. قواعد الإنتاج تتكون من المحطة (a,b) والرموز S غير الطرفية وإشارة المجموعة الخالية التي يُمكن أيضا أن تستخدم في النهاية. في قواعد الإنتاج الخاصة بالقواعد الخالية من السياق و(ق.ا.خ.س)، فإن الجانب الأيسر ليس له سوى نقطة واحدة في حين أن الجانب الأيمن يمكن أن يكون أي سلسلة من الأطراف الطرفية أو غير الطرفية. وتجدر الإشارة إلى ان القيم الخالية يتم استثناؤها في ق.ا.خ.س مثال: S
→
a
S
,
S
→
b
S
,
S
→
ϵ
{\displaystyle S\to aS,S\to bS,S\to \epsilon }
يمكن اختصار هذه القاعدة باستخدام الرمز "|" حرف (أو) إلى: S
→
a
S | b
S | ϵ
{\displaystyle S\to aS|bS|\epsilon }
الرموز الطرفية في القواعد هي ما لا يُمكن تجزئته، أما الرموز غير الطرفية فهي ما يُمكن تجزئته والتي يُمكن أن يتم تحويلها إلى جمل أخرى تتكون من رموز طرفية أو غير طرفية (الأحرف والأرقام على سبيل المثال هي رموز طرفية، لأنها غير قابلة للتجزئة أكثر) ، القاعدة أعلاه تُعرف بأنها تبدأ برمز S غير الطرفي ويُمكن أن تولد الرموز e، b أو a (مثال على الرموز غير الطرفية مثلاً صنف الأرقام أي عندما نقول «رقم» فحسب فيُمكن استبداله بأي من الأرقام): S
⇒
a
S
⇒
a
b
S
⇒
a
b
b
S
⇒
a
b
b
{\displaystyle S\Rightarrow aS\Rightarrow abS\Rightarrow abbS\Rightarrow abb} S
⇒
a
S
⇒
a
b
S
⇒
a
b
b
S
⇒
a
b
b
{\displaystyle S\Rightarrow aS\Rightarrow abS\Rightarrow abbS\Rightarrow abb}
تمثل القواعد الغامضة إشكالية تنتج إعراباً غامضاً أيضاً، عندما يكون للعبارة أكثر من تفسير واحد، تتمثل إحدى استراتيجيات التعامل مع الإعراب الغامض (والتي ترجع مع نحويين بقدم بانيني) في إضافة المزيد من القواعد، أو تحديد أولوياتها بحيث تكون لقاعدة واحدة الأسبقية على غيرها. ومع ذلك، فإن لهذا إشكالية في التوليد من هذه القواعد، إلى مرحلة بلوغ صعوبة في إدارتها. هناك صعوبة أخرى تتمثل في التوليد الزائد للقواعد. تتجنب القواعد النحوية الاحتمالية هذه المشكلات بتصنيف مختلف الإنتاجات على أوزان بحسب تردد ورودها. تعيين الاحتماليات لقواعد الإنتاج يعطينا نظاماً للقواعد الاحتمالية الخالية من السياق. يتم التعرف على الاحتماليات من خلال مراقبة التوزيعات على مجموعات تدريب من البيانات ذات التكوين المماثل للغة المراد نمذجتها. في معظم عينات اللغة، تتفوق القواعد الاحتمالية على القواعد النحوية المصممة بشكل يدوي، لاسيما عندما تخمن الاحتماليات من البيانات.

العلاقة مع نماذج ماركوف الخفية

تقوم نماذج القواعد الاحتمالية الخالية من السياق بتوسيع قواعد اللغة الخالية من السياق بنفس الطريقة التي توسع بها بها نماذج ماركوف الخفية القواعد النحوية المنتظمة. خوارزمية من الداخل إلى الخارج هي خوارزمية مناظرة لخوارزمية الأمام والخلف (forward-backword). وهي تحسب الاحتمال الكلي لجميع الاشتقاقات التي تتوافق مع تسلسل معين، بناءً على بعض القواعد الاحتمالية الخالية من السياق. يعادل هذا احتمالية قيام (ق.ا.خ.س) بإنشاء التسلسلات، وهو مقياس لمدى اتساق التسلسل مع قواعد معينة. تُستخدم خوارزمية من الداخل إلى الخارج في تحديد معالم النموذج لتقدير الترددات السابقة التي لوحظت من متواليات التدريب في حالة الرنا.

التعريف الرسمي

على غرار القواعد الخالية من السياق، يمكن تعريف القواعد النحوية الخالية من السياق G بواسطة قيد يتكون من خمس قيم: G
=
(
M
,
T
,
R
,
S
,
P
)
{\displaystyle G=(M,T,R,S,P)}
M هي مجموعة الرموز غير الطرفية
T هي مجموعة الرموز الطرفية
R هي مجموعة قواعد الإنتاج
S هو رمز البداية
P هي مجموعة من الاحتمالات الخاصة بقواعد الإنتاج

شرح مبسط

نشأت قواعد النحو لنمذجة سلاسل الرموز من العمل في اللغويات الحاسوبية بهدف فهم بنية اللغات الطبيعية.[1][2][3] وقد تم تطبيق القواعد الاحتمالية الخالية من السياق (PCFGs) (ق.ا.خ.س) في النمذجة الاحتمالية في معالجة اللغات الطبيعية وفي هياكل الحمض النووي الريبي بعد حوالي 40 عامًا من طرحها في اللغويات الحاسوبية.[4][5][6][7][8]