Can Recurrent Neural Networks Validate Usage-Based Theories of Grammar Acquisition?

It has been shown that Recurrent Artificial Neural Networks automatically acquire some grammatical knowledge in the course of performing linguistic prediction tasks. The extent to which such networks can actually learn grammar is still an object of investigation. However, being mostly data-driven, they provide a natural testbed for usage-based theories of language acquisition. This mini-review gives an overview of the state of the field, focusing on the influence of the theoretical framework in the interpretation of results

Large-scale connectionist natural language parsing using lexical semantic and syntactic knowledge

Syntactic parsing plays a pivotal role in most automatic natural language processing systems. The research project presented in this dissertation has focused on two main characteristics of connectionist models for natural language processing: their adaptability to different tagging conventions, and their ability to use multiple linguistic constraints in parallel during sentence processing. In focusing on these key characteristics, an existing hybrid connectionist, shift-reduce corpus-based parsing model has been modified. This parser, which had earlier been trained to acquire linguistic knowledge from the Lancaster Parsed Corpus, has been adapted to learn linguistic knowledge from the Wall Street Journal Corpus. This adaptation is a novel demonstration that this connectionist parser, and by extension, other similar connectionist models, is able to adapt to more than one syntactic tagging convention; this implies their ability to adapt to the underlying linguistic theories used to annotate these corpora

Statistical Deep parsing for spanish

This document presents the development of a statistical HPSG parser for Spanish. HPSG is a deep linguistic formalism that combines syntactic and semanticinformation in the same representation, and is capable of elegantly modelingmany linguistic phenomena. Our research consists in the following steps: design of the HPSG grammar, construction of the corpus, implementation of theparsing algorithms, and evaluation of the parsers performance. We created a simple yet powerful HPSG grammar for Spanish that modelsmorphosyntactic information of words, syntactic combinatorial valence, and semantic argument structures in its lexical entries. The grammar uses thirteenvery broad rules for attaching specifiers, complements, modifiers, clitics, relative clauses and punctuation symbols, and for modeling coordinations. In asimplification from standard HPSG, the only type of long range dependency wemodel is the relative clause that modifies a noun phrase, and we use semanticrole labeling as our semantic representation. We transformed the Spanish AnCora corpus using a semi-automatic processand analyzed it using our grammar implementation, creating a Spanish HPSGcorpus of 517,237 words in 17,328 sentences (all of AnCora). We implemented several statistical parsing algorithms and trained them overthis corpus. The implemented strategies are: a bottom-up baseline using bi-lexical comparisons or a multilayer perceptron; a CKY approach that uses theresults of a supertagger; and a top-down approach that encodes word sequencesusing a LSTM network. We evaluated the performance of the implemented parsers and compared them with each other and against other existing Spanish parsers. Our LSTM top-down approach seems to be the best performing parser over our test data, obtaining the highest scores (compared to our strategies and also to externalparsers) according to constituency metrics (87.57 unlabeled F1, 82.06 labeled F1), dependency metrics (91.32 UAS, 88.96 LAS), and SRL (87.68 unlabeled,80.66 labeled), but we must take in consideration that the comparison against the external parsers might be noisy due to the post-processing we needed to do in order to adapt them to our format. We also defined a set of metrics to evaluate the identification of some particular language phenomena, and the LSTM top-down parser out performed the baselines in almost all of these metrics as well.Este documento presenta el desarrollo de un parser HPSG estadístico para el español. HPSG es un formalismo lingüístico profundo que combina información sintáctica y semántica en sus representaciones, y es capaz de modelar elegantemente una buena cantidad de fenómenos lingüísticos. Nuestra investigación se compone de los siguiente pasos: diseño de la gramática HPSG, construcción del corpus, implementación de los algoritmos de parsing y evaluación de la performance de los parsers. Diseñamos una gramática HPSG para el español simple y a la vez poderosa, que modela en sus entradas léxicas la información morfosintáctica de las palabras, la valencia combinatoria sintáctica y la estructura argumental semántica. La gramática utiliza trece reglas genéricas para adjuntar especificadores, complementos, clíticos, cláusulas relativas y símbolos de puntuación, y también para modelar coordinaciones. Como simplificación de la teoría HPSG estándar, el único tipo de dependencia de largo alcance que modelamos son las cláusulas relativas que modifican sintagmas nominales, y utilizamos etiquetado de roles semánticos como representación semántica. Transformamos el corpus AnCora en español utilizando un proceso semiautomático y lo analizamos mediante nuestra implementación de la gramática, para crear un corpus HPSG en español de 517,237 palabras en 17,328 oraciones (todo el contenido de AnCora). Implementamos varios algoritmos de parsing estadístico entrenados sobre este corpus. En particular, teníamos como objetivo probar enfoques basados en redes neuronales. Las estrategias implementadas son: una línea base bottom-up que utiliza comparaciones bi-léxicas o un perceptrón multicapa; un enfoque tipo CKY que utiliza los resultados de un supertagger; y un enfoque top-down que codifica las secuencias de palabras mediante redes tipo LSTM. Evaluamos la performance de los parsers implementados y los comparamos entre sí y con un conjunto de parsers existententes para el español. Nuestro enfoque LSTM top-down parece ser el que tiene mejor desempeño para nuestro conjunto de test, obteniendo los mejores puntajes (comparado con nuestras estrategias y también con parsers externos) en cuanto a métricas de constituyentes (87.57 F1 no etiquetada, 82.06 F1 etiquetada), métricas de dependencias (91.32 UAS, 88.96 LAS), y SRL (87.68 no etiquetada, 80.66 etiquetada), pero debemos tener en cuenta que la comparación con parsers externos puede ser ruidosa debido al post procesamiento realizado para adaptarlos a nuestro formato. También definimos un conjunto de métricas para evaluar la identificación de algunos fenómenos particulares del lenguaje, y el parser LSTM top-down obtuvo mejores resultados que las baselines para casi todas estas métricas

An Unsolicited Soliloquy on Dependency Parsing

Programa Oficial de Doutoramento en Computación . 5009V01[Abstract] This thesis presents work on dependency parsing covering two distinct lines of research. The first aims to develop efficient parsers so that they can be fast enough to parse large amounts of data while still maintaining decent accuracy. We investigate two techniques to achieve this. The first is a cognitively-inspired method and the second uses a model distillation method. The first technique proved to be utterly dismal, while the second was somewhat of a success. The second line of research presented in this thesis evaluates parsers. This is also done in two ways. We aim to evaluate what causes variation in parsing performance for different algorithms and also different treebanks. This evaluation is grounded in dependency displacements (the directed distance between a dependent and its head) and the subsequent distributions associated with algorithms and the distributions found in treebanks. This work sheds some light on the variation in performance for both different algorithms and different treebanks. And the second part of this area focuses on the utility of part-of-speech tags when used with parsing systems and questions the standard position of assuming that they might help but they certainly won’t hurt.[Resumen] Esta tesis presenta trabajo sobre análisis de dependencias que cubre dos líneas de investigación distintas. La primera tiene como objetivo desarrollar analizadores eficientes, de modo que sean suficientemente rápidos como para analizar grandes volúmenes de datos y, al mismo tiempo, sean suficientemente precisos. Investigamos dos métodos. El primero se basa en teorías cognitivas y el segundo usa una técnica de destilación. La primera técnica resultó un enorme fracaso, mientras que la segunda fue en cierto modo un ´éxito. La otra línea evalúa los analizadores sintácticos. Esto también se hace de dos maneras. Evaluamos la causa de la variación en el rendimiento de los analizadores para distintos algoritmos y corpus. Esta evaluación utiliza la diferencia entre las distribuciones del desplazamiento de arista (la distancia dirigida de las aristas) correspondientes a cada algoritmo y corpus. También evalúa la diferencia entre las distribuciones del desplazamiento de arista en los datos de entrenamiento y prueba. Este trabajo esclarece las variaciones en el rendimiento para algoritmos y corpus diferentes. La segunda parte de esta línea investiga la utilidad de las etiquetas gramaticales para los analizadores sintácticos.[Resumo] Esta tese presenta traballo sobre análise sintáctica, cubrindo dúas liñas de investigación. A primeira aspira a desenvolver analizadores eficientes, de maneira que sexan suficientemente rápidos para procesar grandes volumes de datos e á vez sexan precisos. Investigamos dous métodos. O primeiro baséase nunha teoría cognitiva, e o segundo usa unha técnica de destilación. O primeiro método foi un enorme fracaso, mentres que o segundo foi en certo modo un éxito. A outra liña avalúa os analizadores sintácticos. Esto tamén se fai de dúas maneiras. Avaliamos a causa da variación no rendemento dos analizadores para distintos algoritmos e corpus. Esta avaliaci´on usa a diferencia entre as distribucións do desprazamento de arista (a distancia dirixida das aristas) correspondentes aos algoritmos e aos corpus. Tamén avalía a diferencia entre as distribucións do desprazamento de arista nos datos de adestramento e proba. Este traballo esclarece as variacións no rendemento para algoritmos e corpus diferentes. A segunda parte desta liña investiga a utilidade das etiquetas gramaticais para os analizadores sintácticos.This work has received funding from the European Research Council (ERC) under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme (FASTPARSE, grant agreement No 714150) and from the Centro de Investigación de Galicia (CITIC) which is funded by the Xunta de Galicia and the European Union (ERDF - Galicia 2014-2020 Program) by grant ED431G 2019/01.Xunta de Galicia; ED431G 2019/0

Neural Combinatory Constituency Parsing

東京都立大学Tokyo Metropolitan University博士（情報科学）doctoral thesi