Linguistically-Informed Neural Architectures for Lexical, Syntactic and Semantic Tasks in Sanskrit

The primary focus of this thesis is to make Sanskrit manuscripts more accessible to the end-users through natural language technologies. The morphological richness, compounding, free word orderliness, and low-resource nature of Sanskrit pose significant challenges for developing deep learning solutions. We identify four fundamental tasks, which are crucial for developing a robust NLP technology for Sanskrit: word segmentation, dependency parsing, compound type identification, and poetry analysis. The first task, Sanskrit Word Segmentation (SWS), is a fundamental text processing task for any other downstream applications. However, it is challenging due to the sandhi phenomenon that modifies characters at word boundaries. Similarly, the existing dependency parsing approaches struggle with morphologically rich and low-resource languages like Sanskrit. Compound type identification is also challenging for Sanskrit due to the context-sensitive semantic relation between components. All these challenges result in sub-optimal performance in NLP applications like question answering and machine translation. Finally, Sanskrit poetry has not been extensively studied in computational linguistics. While addressing these challenges, this thesis makes various contributions: (1) The thesis proposes linguistically-informed neural architectures for these tasks. (2) We showcase the interpretability and multilingual extension of the proposed systems. (3) Our proposed systems report state-of-the-art performance. (4) Finally, we present a neural toolkit named SanskritShala, a web-based application that provides real-time analysis of input for various NLP tasks. Overall, this thesis contributes to making Sanskrit manuscripts more accessible by developing robust NLP technology and releasing various resources, datasets, and web-based toolkit.Comment: Ph.D. dissertatio

The Eastern Construction of the Artificial Mind

In this paper we will analyse the possible similarities and differences between scientists dealing with AI and robotics from the West and those from the East. Another question that arises is: is there such a thing as an AI & robotics paradigm specific to Eastern research? Through the analysis of cultural, philosophical and technical aspects, this research will show that there is no real Eastern model of the artificial mind, although their background ideas have influenced world-wide research in the field deeply.En este artículo vamos a analizar las posibles semejanzas y diferencias entre los científicos que se ocupan de la IA y la robótica en Oriente y Occidente. La primera pregunta que surge es: ¿existe realmente un paradigma propio oriental para la IA y la robótica? A través del análisis de los aspectos culturales, filosóficos y técnicos, esta investigación mostrará que no hay un verdadero modelo oriental de mente artificial, aunque sus ideas filosóficas han influido profundamente a nivel mundial en esa investigación

Online Devanagari Handwritten Character Recognition

This thesis proposes a neural network based framework to classify online Devanagari characters into one of 46 characters in the alphabet set. The uniqueness of this work is three-fold: (1) The feature extraction is just the Discrete Cosine Transform of the temporal sequence of the character points (utilizing the nature of online data input). We show that if it is used right, a simple feature set yielded by the DCT can be very reliable for accurate recognition of Devanagari handwriting, (2) The mode of character input is through a computer mouse - training the system with which will lead to jitter-robustness, and (3) We have built the online handwritten database of Devanagari characters from scratch, and there are some unique features in the way we have built up the database. Lastly, after comprehensive testing of the algorithm on 2760 characters, recognition rates of up to 97.2% are achieved

Topics in Programming Languages, a Philosophical Analysis through the case of Prolog

[EN]Programming languages seldom find proper anchorage in philosophy of logic, language and science. is more, philosophy of language seems to be restricted to natural languages and linguistics, and even philosophy of logic is rarely framed into programming languages topics. The logic programming paradigm and Prolog are, thus, the most adequate paradigm and programming language to work on this subject, combining natural language processing and linguistics, logic programming and constriction methodology on both algorithms and procedures, on an overall philosophizing declarative status. Not only this, but the dimension of the Fifth Generation Computer system related to strong Al wherein Prolog took a major role. and its historical frame in the very crucial dialectic between procedural and declarative paradigms, structuralist and empiricist biases, serves, in exemplar form, to treat straight ahead philosophy of logic, language and science in the contemporaneous age as well. In recounting Prolog's philosophical, mechanical and algorithmic harbingers, the opportunity is open to various routes. We herein shall exemplify some: - the mechanical-computational background explored by Pascal, Leibniz, Boole, Jacquard, Babbage, Konrad Zuse, until reaching to the ACE (Alan Turing) and EDVAC (von Neumann), offering the backbone in computer architecture, and the work of Turing, Church, Gödel, Kleene, von Neumann, Shannon, and others on computability, in parallel lines, throughly studied in detail, permit us to interpret ahead the evolving realm of programming languages. The proper line from lambda-calculus, to the Algol-family, the declarative and procedural split with the C language and Prolog, and the ensuing branching and programming languages explosion and further delimitation, are thereupon inspected as to relate them with the proper syntax, semantics and philosophical élan of logic programming and Prolog

Cross-view Embeddings for Information Retrieval

In this dissertation, we deal with the cross-view tasks related to information retrieval using embedding methods. We study existing methodologies and propose new methods to overcome their limitations. We formally introduce the concept of mixed-script IR, which deals with the challenges faced by an IR system when a language is written in different scripts because of various technological and sociological factors. Mixed-script terms are represented by a small and finite feature space comprised of character n-grams. We propose the cross-view autoencoder (CAE) to model such terms in an abstract space and CAE provides the state-of-the-art performance. We study a wide variety of models for cross-language information retrieval (CLIR) and propose a model based on compositional neural networks (XCNN) which overcomes the limitations of the existing methods and achieves the best results for many CLIR tasks such as ad-hoc retrieval, parallel sentence retrieval and cross-language plagiarism detection. We empirically test the proposed models for these tasks on publicly available datasets and present the results with analyses. In this dissertation, we also explore an effective method to incorporate contextual similarity for lexical selection in machine translation. Concretely, we investigate a feature based on context available in source sentence calculated using deep autoencoders. The proposed feature exhibits statistically significant improvements over the strong baselines for English-to-Spanish and English-to-Hindi translation tasks. Finally, we explore the the methods to evaluate the quality of autoencoder generated representations of text data and analyse its architectural properties. For this, we propose two metrics based on reconstruction capabilities of the autoencoders: structure preservation index (SPI) and similarity accumulation index (SAI). We also introduce a concept of critical bottleneck dimensionality (CBD) below which the structural information is lost and present analyses linking CBD and language perplexity.En esta disertación estudiamos problemas de vistas-múltiples relacionados con la recuperación de información utilizando técnicas de representación en espacios de baja dimensionalidad. Estudiamos las técnicas existentes y proponemos nuevas técnicas para solventar algunas de las limitaciones existentes. Presentamos formalmente el concepto de recuperación de información con escritura mixta, el cual trata las dificultades de los sistemas de recuperación de información cuando los textos contienen escrituras en distintos alfabetos debido a razones tecnológicas y socioculturales. Las palabras en escritura mixta son representadas en un espacio de características finito y reducido, compuesto por n-gramas de caracteres. Proponemos los auto-codificadores de vistas-múltiples (CAE, por sus siglas en inglés) para modelar dichas palabras en un espacio abstracto, y esta técnica produce resultados de vanguardia. En este sentido, estudiamos varios modelos para la recuperación de información entre lenguas diferentes (CLIR, por sus siglas en inglés) y proponemos un modelo basado en redes neuronales composicionales (XCNN, por sus siglas en inglés), el cual supera las limitaciones de los métodos existentes. El método de XCNN propuesto produce mejores resultados en diferentes tareas de CLIR tales como la recuperación de información ad-hoc, la identificación de oraciones equivalentes en lenguas distintas y la detección de plagio entre lenguas diferentes. Para tal efecto, realizamos pruebas experimentales para dichas tareas sobre conjuntos de datos disponibles públicamente, presentando los resultados y análisis correspondientes. En esta disertación, también exploramos un método eficiente para utilizar similitud semántica de contextos en el proceso de selección léxica en traducción automática. Específicamente, proponemos características extraídas de los contextos disponibles en las oraciones fuentes mediante el uso de auto-codificadores. El uso de las características propuestas demuestra mejoras estadísticamente significativas sobre sistemas de traducción robustos para las tareas de traducción entre inglés y español, e inglés e hindú. Finalmente, exploramos métodos para evaluar la calidad de las representaciones de datos de texto generadas por los auto-codificadores, a la vez que analizamos las propiedades de sus arquitecturas. Como resultado, proponemos dos nuevas métricas para cuantificar la calidad de las reconstrucciones generadas por los auto-codificadores: el índice de preservación de estructura (SPI, por sus siglas en inglés) y el índice de acumulación de similitud (SAI, por sus siglas en inglés). También presentamos el concepto de dimensión crítica de cuello de botella (CBD, por sus siglas en inglés), por debajo de la cual la información estructural se deteriora. Mostramos que, interesantemente, la CBD está relacionada con la perplejidad de la lengua.En aquesta dissertació estudiem els problemes de vistes-múltiples relacionats amb la recuperació d'informació utilitzant tècniques de representació en espais de baixa dimensionalitat. Estudiem les tècniques existents i en proposem unes de noves per solucionar algunes de les limitacions existents. Presentem formalment el concepte de recuperació d'informació amb escriptura mixta, el qual tracta les dificultats dels sistemes de recuperació d'informació quan els textos contenen escriptures en diferents alfabets per motius tecnològics i socioculturals. Les paraules en escriptura mixta són representades en un espai de característiques finit i reduït, composat per n-grames de caràcters. Proposem els auto-codificadors de vistes-múltiples (CAE, per les seves sigles en anglès) per modelar aquestes paraules en un espai abstracte, i aquesta tècnica produeix resultats d'avantguarda. En aquest sentit, estudiem diversos models per a la recuperació d'informació entre llengües diferents (CLIR , per les sevas sigles en anglès) i proposem un model basat en xarxes neuronals composicionals (XCNN, per les sevas sigles en anglès), el qual supera les limitacions dels mètodes existents. El mètode de XCNN proposat produeix millors resultats en diferents tasques de CLIR com ara la recuperació d'informació ad-hoc, la identificació d'oracions equivalents en llengües diferents, i la detecció de plagi entre llengües diferents. Per a tal efecte, realitzem proves experimentals per aquestes tasques sobre conjunts de dades disponibles públicament, presentant els resultats i anàlisis corresponents. En aquesta dissertació, també explorem un mètode eficient per utilitzar similitud semàntica de contextos en el procés de selecció lèxica en traducció automàtica. Específicament, proposem característiques extretes dels contextos disponibles a les oracions fonts mitjançant l'ús d'auto-codificadors. L'ús de les característiques proposades demostra millores estadísticament significatives sobre sistemes de traducció robustos per a les tasques de traducció entre anglès i espanyol, i anglès i hindú. Finalment, explorem mètodes per avaluar la qualitat de les representacions de dades de text generades pels auto-codificadors, alhora que analitzem les propietats de les seves arquitectures. Com a resultat, proposem dues noves mètriques per quantificar la qualitat de les reconstruccions generades pels auto-codificadors: l'índex de preservació d'estructura (SCI, per les seves sigles en anglès) i l'índex d'acumulació de similitud (SAI, per les seves sigles en anglès). També presentem el concepte de dimensió crítica de coll d'ampolla (CBD, per les seves sigles en anglès), per sota de la qual la informació estructural es deteriora. Mostrem que, de manera interessant, la CBD està relacionada amb la perplexitat de la llengua.Gupta, PA. (2017). Cross-view Embeddings for Information Retrieval [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/78457TESI