Parallel Natural Language Parsing: From Analysis to Speedup

Electrical Engineering, Mathematics and Computer Scienc

Extensible Languages for Flexible and Principled Domain Abstraction

Die meisten Programmiersprachen werden als Universalsprachen entworfen. Unabhängig von der zu entwickelnden Anwendung, stellen sie die gleichen Sprachfeatures und Sprachkonstrukte zur Verfügung. Solch universelle Sprachfeatures ignorieren jedoch die spezifischen Anforderungen, die viele Softwareprojekte mit sich bringen. Als Gegenkraft zu Universalsprachen fördern domänenspezifische Programmiersprachen, modellgetriebene Softwareentwicklung und sprachorientierte Programmierung die Verwendung von Domänenabstraktion, welche den Einsatz von domänenspezifischen Sprachfeatures und Sprachkonstrukten ermöglicht. Insbesondere erlaubt Domänenabstraktion Programmieren auf dem selben Abstraktionsniveau zu programmieren wie zu denken und vermeidet dadurch die Notwendigkeit Domänenkonzepte mit universalsprachlichen Features zu kodieren. Leider ermöglichen aktuelle Ansätze zur Domänenabstraktion nicht die Entfaltung ihres ganzen Potentials. Einerseits mangelt es den Ansätzen für interne domänenspezifische Sprachen an Flexibilität bezüglich der Syntax, statischer Analysen, und Werkzeugunterstützung, was das tatsächlich erreichte Abstraktionsniveau beschränkt. Andererseits mangelt es den Ansätzen für externe domänenspezifische Sprachen an wichtigen Prinzipien, wie beispielsweise modularem Schließen oder Komposition von Domänenabstraktionen, was die Anwendbarkeit dieser Ansätze in der Entwicklung größerer Softwaresysteme einschränkt. Wir verfolgen in der vorliegenden Doktorarbeit einen neuartigen Ansatz, welcher die Vorteile von internen und externen domänenspezifischen Sprachen vereint um flexible und prinzipientreue Domänenabstraktion zu unterstützen. Wir schlagen bibliotheksbasierte erweiterbare Programmiersprachen als Grundlage für Domänenabstraktion vor. In einer erweiterbaren Sprache kann Domänenabstraktion durch die Erweiterung der Sprache mit domänenspezifischer Syntax, statischer Analyse, und Werkzeugunterstützung erreicht werden . Dies ermöglicht Domänenabstraktionen die selbe Flexibilität wie externe domänenspezifische Sprachen. Um die Einhaltung üblicher Prinzipien zu gewährleisten, organisieren wir Spracherweiterungen als Bibliotheken und verwenden einfache Import-Anweisungen zur Aktivierung von Erweiterungen. Dies erlaubt modulares Schließen (durch die Inspektion der Import-Anweisungen), unterstützt die Komposition von Domänenabstraktionen (durch das Importieren mehrerer Erweiterungen), und ermöglicht die uniforme Selbstanwendbarkeit von Spracherweiterungen in der Entwicklung zukünftiger Erweiterungen (durch das Importieren von Erweiterungen in einer Erweiterungsdefinition). Die Organisation von Erweiterungen in Form von Bibliotheken ermöglicht Domänenabstraktionen die selbe Prinzipientreue wie interne domänenspezifische Sprachen. Wir haben die bibliotheksbasierte erweiterbare Programmiersprache SugarJ entworfen und implementiert. SugarJ Bibliotheken können Erweiterungen der Syntax, der statischen Analyse, und der Werkzeugunterstützung von SugarJ deklarieren. Eine syntaktische Erweiterung besteht dabei aus einer erweiterten Syntax und einer Transformation der erweiterten Syntax in die Basissyntax von SugarJ. Eine Erweiterung der Analyse testet Teile des abstrakten Syntaxbaums der aktuellen Datei und produziert eine Liste von Fehlern. Eine Erweiterung der Werkzeugunterstützung deklariert Dienste wie Syntaxfärbung oder Codevervollständigung für bestimmte Sprachkonstrukte. SugarJ Erweiterungen sind vollkommen selbstanwendbar: Eine erweiterte Syntax kann in eine Erweiterungsdefinition transformiert werden, eine erweiterte Analyse kann Erweiterungsdefinitionen testen, und eine erweiterte Werkzeugunterstützung kann Entwicklern beim Definieren von Erweiterungen assistieren. Um eine Quelldatei mit Erweiterungen zu verarbeiten, inspizieren der SugarJ Compiler und die SugarJ IDE die importierten Bibliotheken um die aktiven Erweiterungen zu bestimmen. Der Compiler und die IDE adaptieren den Parser, den Codegenerator, die Analyseroutine und die Werkzeugunterstützung der Quelldatei entsprechend der aktiven Erweiterungen. Wir beschreiben in der vorliegenden Doktorarbeit nicht nur das Design und die Implementierung von SugarJ, sondern berichten darüber hinaus über Erweiterungen unseres ursprünglich Designs. Insbesondere haben wir eine Generalisierung des SugarJ Compilers entworfen und implementiert, die neben Java alternative Basissprachen unterstützt. Wir haben diese Generalisierung verwendet um die bibliotheksbasierten erweiterbaren Programmiersprachen SugarHaskell, SugarProlog, und SugarFomega zu entwickeln. Weiterhin haben wir SugarJ ergänzt um polymorphe Domänenabstraktion und Kommunikationsintegrität zu unterstützen. Polymorphe Domänenabstraktion ermöglicht Programmierern mehrere Transformationen für die selbe domänenspezifische Syntax bereitzustellen. Dies erhöht die Flexibilität von SugarJ und unterstützt bekannte Szenarien aus der modellgetriebenen Entwicklung. Kommunikationsintegrität spezifiziert, dass die Komponenten eines Softwaresystems nur über explizite Kanäle kommunizieren dürfen. Im Kontext von Codegenerierung stellt dies eine interessante Eigenschaft dar, welche die Generierung von impliziten Modulabhängigkeiten untersagt. Wir haben Kommunikationsintegrität als weiteres Prinzip zu SugarJ hinzugefügt. Basierend auf SugarJ und zahlreicher Fallstudien argumentieren wir, dass flexible und prinzipientreue Domänenabstraktion ein skalierbares Programmiermodell für die Entwicklung komplexer Softwaresysteme darstellt

Designing Statistical Language Learners: Experiments on Noun Compounds

The goal of this thesis is to advance the exploration of the statistical language learning design space. In pursuit of that goal, the thesis makes two main theoretical contributions: (i) it identifies a new class of designs by specifying an architecture for natural language analysis in which probabilities are given to semantic forms rather than to more superficial linguistic elements; and (ii) it explores the development of a mathematical theory to predict the expected accuracy of statistical language learning systems in terms of the volume of data used to train them. The theoretical work is illustrated by applying statistical language learning designs to the analysis of noun compounds. Both syntactic and semantic analysis of noun compounds are attempted using the proposed architecture. Empirical comparisons demonstrate that the proposed syntactic model is significantly better than those previously suggested, approaching the performance of human judges on the same task, and that the proposed semantic model, the first statistical approach to this problem, exhibits significantly better accuracy than the baseline strategy. These results suggest that the new class of designs identified is a promising one. The experiments also serve to highlight the need for a widely applicable theory of data requirements.Comment: PhD thesis (Macquarie University, Sydney; December 1995), LaTeX source, xii+214 page

Towards holistic scene understanding:Semantic segmentation and beyond

This dissertation addresses visual scene understanding and enhances segmentation performance and generalization, training efficiency of networks, and holistic understanding. First, we investigate semantic segmentation in the context of street scenes and train semantic segmentation networks on combinations of various datasets. In Chapter 2 we design a framework of hierarchical classifiers over a single convolutional backbone, and train it end-to-end on a combination of pixel-labeled datasets, improving generalizability and the number of recognizable semantic concepts. Chapter 3 focuses on enriching semantic segmentation with weak supervision and proposes a weakly-supervised algorithm for training with bounding box-level and image-level supervision instead of only with per-pixel supervision. The memory and computational load challenges that arise from simultaneous training on multiple datasets are addressed in Chapter 4. We propose two methodologies for selecting informative and diverse samples from datasets with weak supervision to reduce our networks' ecological footprint without sacrificing performance. Motivated by memory and computation efficiency requirements, in Chapter 5, we rethink simultaneous training on heterogeneous datasets and propose a universal semantic segmentation framework. This framework achieves consistent increases in performance metrics and semantic knowledgeability by exploiting various scene understanding datasets. Chapter 6 introduces the novel task of part-aware panoptic segmentation, which extends our reasoning towards holistic scene understanding. This task combines scene and parts-level semantics with instance-level object detection. In conclusion, our contributions span over convolutional network architectures, weakly-supervised learning, part and panoptic segmentation, paving the way towards a holistic, rich, and sustainable visual scene understanding.Comment: PhD Thesis, Eindhoven University of Technology, October 202

Artificial general intelligence: Proceedings of the Second Conference on Artificial General Intelligence, AGI 2009, Arlington, Virginia, USA, March 6-9, 2009

Artificial General Intelligence (AGI) research focuses on the original and ultimate goal of AI – to create broad human-like and transhuman intelligence, by exploring all available paths, including theoretical and experimental computer science, cognitive science, neuroscience, and innovative interdisciplinary methodologies. Due to the difficulty of this task, for the last few decades the majority of AI researchers have focused on what has been called narrow AI – the production of AI systems displaying intelligence regarding specific, highly constrained tasks. In recent years, however, more and more researchers have recognized the necessity – and feasibility – of returning to the original goals of the field. Increasingly, there is a call for a transition back to confronting the more difficult issues of human level intelligence and more broadly artificial general intelligence

A Survey of the Evolution of Language Model-Based Dialogue Systems

Dialogue systems, including task-oriented_dialogue_system (TOD) and open-domain_dialogue_system (ODD), have undergone significant transformations, with language_models (LM) playing a central role. This survey delves into the historical trajectory of dialogue systems, elucidating their intricate relationship with advancements in language models by categorizing this evolution into four distinct stages, each marked by pivotal LM breakthroughs: 1) Early_Stage: characterized by statistical LMs, resulting in rule-based or machine-learning-driven dialogue_systems; 2) Independent development of TOD and ODD based on neural_language_models (NLM; e.g., LSTM and GRU), since NLMs lack intrinsic knowledge in their parameters; 3) fusion between different types of dialogue systems with the advert of pre-trained_language_models (PLMs), starting from the fusion between four_sub-tasks_within_TOD, and then TOD_with_ODD; and 4) current LLM-based_dialogue_system, wherein LLMs can be used to conduct TOD and ODD seamlessly. Thus, our survey provides a chronological perspective aligned with LM breakthroughs, offering a comprehensive review of state-of-the-art research outcomes. What's more, we focus on emerging topics and discuss open challenges, providing valuable insights into future directions for LLM-based_dialogue_systems. Through this exploration, we pave the way for a deeper_comprehension of the evolution, guiding future developments in LM-based dialogue_systems